采用分子动力学方法模拟金属铜纳米杆的弯曲力学性能,研究了从准静态加载到快速加载范围内不同加载速率的行为.结果表明,金属纳米杆的弯曲力学行为表现出显著的加载速率相关性和非线性变形行为.在弹性弯曲过程中,一种变形机制是发生从面心立方到密排六方的晶格结构转变转变发生后横截面增大和长度减小导致抗弯能力显著增强.另一种变形机制是纳米杆不发生晶格结构转变,位错的产生和运动导致塑性行为.

基于原子力显微镜AFM（atomic force microscope）的纳米机械刻蚀加工是扫描探针刻蚀加工技术（scanning probe hthography，SPL）的一个重要组成，目前已取得较大进展。但由于纳米机械刻蚀涉及原子的结构与运动，其加工机理尚有待于进一步研究。分子动力学模拟技术是近年来发展的继实验和理论研究后的又一重要研究方法。文章综述采用分子动力学模拟技术，研究基于AFM的纳米机械刻蚀加工的进展，分析纳米尺度的加工机理，评述探针、刻蚀工艺、工件材料等因素对纳米机械加工过程的影响。文章最后指出今后研究的方向。

为研究吸收式制冷机中吸收剂溴化锂水溶液气液界面的微观形态,采用分子动力学方法,分别对不同质量分数的溴化锂水溶液不同温度时气液界面的微观结构、密度分布、界面厚度,溴化锂水溶液界面处和液相处离子与水分子中氢、氧原子的径向分布函数以及离子周围水分子取向角的分布函数进行了计算与分析.模拟结果表明：温度一定时,随着溴化锂水溶液质量分数的增加,液相密度逐渐增加,界面厚度逐渐减小;对于质量分数为60%的溴化锂水溶液,随着温度的升高,液相密度逐渐减小,气液界面厚度增加;303.15K时,质量分数为60%的溴化锂水溶液中界面的出现并未影响离子周围水分子的取向的有序性;随着温度的升高或溴化锂水溶液质量分数的减小,近界面处与液相处周围水分子的结构变得相似,离子周围水分子的取向的有序性不再很明显.

针对MEMS粘附现象,论述了有关粘附问题的研究现状,揭示了粘附的本质和研究范围,介绍了目前研究粘附问题所用的分子动力学、连续介质法、准连续介质法、蒙特卡罗法及纳米压痕法和悬臂梁法等各种计算和实验的前沿方法,并对粘附研究的发展提出了初步展望.

为了研究单晶面心立方材料在纳米尺度下的拉伸变形机理，采用分子动力学方法模拟了单晶Cu的拉伸变形过程，并研究了不同温度、不同应变速率对其拉伸变形行为的影响．结果表明：不同温度对单晶Cu屈服强度影响明显，温度越高，屈服强度越低；不同应变速率对拉伸过程的弹性变形和屈服机理没有影响，但对塑性变形影响大，应变速率越大，屈服强度越大．

针对服役期满大型航天器无控飞行轨道衰降再入大气层解体过程及落区难以提前预测,再入解体后生成的碎片可能造成地面危害等问题,采用分子动力学模拟方法,选取MEAM势函数,构建了碳元素质量分数0.215%的含碳钢分子动力学模型,计算了不同温度下材料的平衡态晶格常数,并通过晶格常数与温度的关系,计算了模型的线膨胀系数,验证了MEAM势函数在所建立的仿真模拟系统合理性;使用经过验证的分子动力学模型与MEAM势函数,模拟了钢制平板在Ma∞=8.37,Kn∞=0.01,γ=1.4的高超声速再入气动环境中,通过结构动态热力响应变形行为有限元算法计算出的部分状态下材料微观演化行为,初步证明了分子动力学模拟方法在服役期满大型航天器再入大气层解体过程的分析仿真计算中的作用,为实现分子动力学方法同动态热力响应有限元算法的耦合奠定了基础。

为进一步提高磁头飞行的稳定性,增加硬盘存储容量,采用分子动力学方法研究磁头磁盘接触条件下盘片上类金刚石薄膜（DLC）层粗糙度、DLC表层官能团比例及单个润滑剂分子中羟基数对润滑剂转移行为及润滑剂在盘片表面分布的影响.研究结果表明：降低DLC层粗糙度,增加DLC表层官能团比例都将降低磁头磁盘间的润滑剂转移量;当磁盘表面存在物理吸附态的润滑剂分子时,增加单个润滑剂分子中的羟基数也可降低润滑剂转移量;但降低DLC层粗糙度或同时增加DLC表层官能团的比例和单个润滑剂中羟基数会增加润滑剂在盘片表面堆积的高度,进而降低磁头飞行稳定性.综合考虑润滑剂转移量和润滑剂在磁盘表面堆积厚度对磁头飞行稳定性的影响,DLC层粗糙度应降低至约0.07 nm,DLC表层官能团比例增至约80%,单个润滑剂分子中的羟基数量应少于8个.

针对计算流体力学对超精密加工机床空气静压主轴系统进行动力学分析时的大跨尺度建模问题,该文基于分子动力学模拟基本原理和相似理论,利用LAMMPS开源软件和雷诺相似准则建立了超精密加工机床空气静压主轴系统的分子动力学微观模型。通过与文献算例比较验证了该模型的准确性,并进行了仿真分析。结果表明,在一定范围内,空气静压主轴径向气膜刚度随气膜厚度的增大而非线性减小,随主轴转速的增大而非线性增大,随进气压力的增大而非线性增大。

通过MD仿真,分析了SiC刀具切削单晶镍,刀具磨损过程中原子的物理化学状态。研究发现,在切削过程中,工件镍原子发生物理移动并与刀具中的硅化学结合;根据径向分布函数分析法以及MD仿真结果,证实了Ni-Si键的生成;切削用量影响这一结果,切削深度越大,刀屑界面的NiSi化合物生成速率越明显,但对最终生成量多少的影响并不显著。而且NiSi化合物硬度低于刀具硬度,随着切深越大,磨损加剧。

应用分子动力学理论,选择COMPASS力场,对密封材料与水、甲烷、乙醇、丙烷等4种典型小分子介质的相互作用特性进行模拟。通过对4种物质在丁腈橡胶体系中的分子动力学计算,得出了各自的均方位移及4种介质在丁腈橡胶中的扩散系数。研究结果表明：密封丁腈橡胶本身存在极性,扩散系数的大小与材料本身结构有复杂关系,对摩尔质量大、无极性、无机物的分子阻隔性较好。