采用分子动力学方法研究了γ-TiAl合金在不同喷丸参数下的微观缺陷演化和残余应力分布规律。研究结果表明随着位错密度的增加和层错四面体的形成,基体残余应力逐渐增大,随着丸体的回弹,能量释放,正负位错相遇发生湮灭,导致位错密度和残余应力急剧下降,因此在喷丸过程中,残余应力的波动与位错的形核和湮没密切相关;喷丸量和喷丸半径越大,基体的最大残余应力值越大,最大残余应力层也越深,且残余应力为压应力。为了提高基体的残余压应力,合理地增加喷丸量和喷丸半径是一种较为有效的方法。

为了研究纳米抛光碳化硅时压力变化对表面的影响规律,建立了金刚石磨粒纳米抛光碳化硅的分子动力学模型,数值模拟了纳米尺度下的碳化硅抛光过程,具体分析了抛光压力线性增大过程中的配位数为1至6的原子数量的变化规律,揭示了线性改变抛光压力对被加工表面相变的影响规律,仿真结果表明压力是诱导碳化硅相变的主要因素,当抛光压力增大时,发生相变的原子数增多,碳化硅的相变深度增加,其中配位数为1、2和4的原子数减少,配位数为3、5和6的原子数增多。

采用非平衡态分子动力学（NEMD）仿真了近场热记录系统的热响应过程．对探针施加不同的作用力时，随着作用力的增加．基体的热响应明显加快，系统达到热平衡所需时间相应减少，可有效提高热机械数据存储速率．采用数值差分方法对一维探针-基体的传热模型进行数值求解，数值解和分子动力学模拟结果总体趋势基本吻合．

在纳米尺度下,将纤维表面近似成平面与基质聚合物结合,构建了丁腈橡胶与海泡石纤维、芳纶纤维及碳纤维三种物质的界面结构。采用COMPASS力场、正则系综及周期性单元,设定时间步长为1 fs、模拟温度为320 K,对以丁腈橡胶为基质,芳纶纤维、海泡石及碳纤维分别为填料的界面结合能进行了20 ps的分子动力学模拟计算。结果发现,三种纤维与丁腈橡胶之间的结合能分别为8393.05,1055.23,994.49 kJ/mol,其中海泡石纤维界面结合能中,静电力大小是范德华力的3.2倍,但方向相反。碳纤维与橡胶分子之间的结合能完全为范德华力,这与碳纤维分子完全没有极性相符。芳纶纤维与橡胶分子之间的结合能中,静电力与范德华力同向,其中范德华力的贡献超过80%。

在微纳尺度下的间隙密封中,流体流经不同润湿特性的界面时固液交界处会产生不同程度的边界滑移,进而影响其流动状态及泄漏量。为深入研究密封副润湿特性与泄漏量关系,基于分子动力学原理,建立间隙密封模型,模拟在不同润湿性的壁面上,以不同壁面运动速度剪切下表层水分子的边界滑移及其单向泄漏情况。研究结果:表明壁面上的最大剪应力随壁面运动速度的提高呈线性增加,在高速的剪切作用下,亲水性壁面上依然会产生轻微的边界滑移;随着剪切速率的增加,滑移长度与泄漏量趋于稳定;在实际生产中通常剪切速率较小,剪应力不足以引起边界滑移,水分子易吸附于壁面之上导致更大的泄漏量,因此在低剪切速率下,壁面润湿性对于单向剪切泄漏的影响很小;而在剪切速率较高时,润湿性较差的壁面上泄漏更小,因此可以通过在密封表面采用疏水涂层处理以...

线性压缩机内部的活塞与气缸内壁面之间存在间隙,而间隙的厚度对压缩机运行效率影响甚大。间隙过小会导致磨损的可能,减少压缩机使用寿命;间隙过大又起不到密封工作流体的作用,造成相当一部分损失。基于分子动力学方法,建立了线性压缩机的物理模型,研究了线性压缩机在做正弦交变运动时,活塞运行频率、活塞行程、间隙宽度及间隙长度对间隙密封泄漏的影响关系。研究发现:泄漏量随频率和行程的增大而减小,且两者都使压缩机压比增大。在气缸总尺寸不变时,活塞宽度减小即间隙宽度增加时,泄漏量增大,压比以平方关系下降;活塞长度增加时即间隙密封长度增大,但是泄漏量和压缩机压比几乎没有变化。研究表明间隙宽度及活塞行程对泄漏量影响较大。

使用多珠平面滚压加工刀具对叉车举升液压缸表面实施滚压加工和超声滚压加工。通过激光共聚焦显微镜、光学显微镜和显微硬度仪对加工后的试样进行表面三维形貌、金相组织和硬度表征的研究。开发相应的分子动力学模型并对加工前后的试样进行干摩擦试验,对比研究超声滚压对液压缸铝合金表面摩擦磨损性能的影响。试验结果表明,与滚压加工相比,超声滚压加工进一步降低了表面粗糙度。磨损结果表明,超声滚压加工改变了试样表面的微观结构,改变了试样的磨损机制,提升了试样的抗磨损性能,可有效提高液压缸使用寿命,降低泄漏量。

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。

为了从微观层次上揭示气体小分子在液压系统中的扩散机理,对小分子在液压油中的扩散溶解行为进行了分子动力学模拟。采用分子动力学模拟软件,模拟了不同温度下气体小分子在液压油中的扩散。结果表明,温度越高,扩散系数越大,且与文献报道的实验数据吻合较好,说明分子动力学模拟是研究小分子在液压油中扩散行为的有效方法。