形變的分子模擬
       利用Daresbury 實驗室開發的2.20版DL-POLY進行所有的模擬實驗。實驗條件為300k，0.5fs時間步長。實驗分兩步驟對機械性能進行觀察。第一步對原子模型進行平衡，第二步對模型進行漸進軸向機械裝載。
平衡狀態
       將NPT和NVT整體結合，進行平衡狀態實驗。首先將模型在NPT條件下運行模型，時間步長為30000；然后在NVT條件下對模型進行機械裝載。
應力應變曲線
       利用應力應變曲線進行抗拉實驗和抗剪實驗。對所有模型施以應變場，進行軸向拉伸實驗。
       沿著形變的方向對MD單元的大小進行測量并施以應變，然后對原子的新坐標重新測量以便匹配新的大小。完成初始形變以后，繼續對MD進行模擬，在新的MD單元大小范圍內對原子進行平衡。重復該步驟以實現持續漸進形變。軸向拉伸方向上的應變增量為0.25%。然后，將系統松弛0.1ps，將系統上的應力調和至大于0.1ps。實驗采用周期邊界條件。
結果和討論        圖四可以看出距離裂縫尖端幾納米的ND顆粒簇叢增強了模型I的韌性和強度。圖五可以看出ND顆粒有效防止了裂縫的擴散。
       為觀察ND顆粒形變性對整體應力應變反應的影響，實驗建立了一個ND為不可形變的模擬。曲線如圖五所示。圖六為對應的MD。可以明顯看出不可形變的ND顆粒明顯降低了整體強度和韌性。由于ND顆粒是不可形變的，當裂縫產生并影響ND-SiC界面時，不存在能量損失。圖五可以看出在10%應變處應力應變發生了彎曲。
       為理解ND核是否影響應力應變反應，實驗建立了一個洞空ND增強模型。圖八為對應MD圖。圖七可以看出，洞空ND沒有增強SiC的機械性能；同時還可以看出洞空變形ND顆粒不能防止裂縫的擴散。因此，和WND應力應變曲線相比，沒有觀察到任何差別。        為完善對納米顆粒增強效果的評估，實驗還進行了不可變形的洞空ND研究，曲線如圖九所示。圖十為對應的MD。圖九可以看出，當不可變形洞空ND嵌入時，整體應力應變性能下降。使用硬質ND時，圖十顯示類似趨勢。這說明和硬質ND增強系統相比，不可變形洞空ND的變形機理是一樣的。由此可以推斷超硬增強納米顆粒不會增強其機械性能。
       為研究納米顆粒屬性對SiC基體的影響，實驗用同樣尺寸的Si替代ND。需要注意的是Si沒有SiC更硬，因此把它放入裂縫中。曲線如圖11所示。由圖可以看出摻入Si增強體后并沒有改善整體應力應變性能。 模型II裂縫
       從抗拉實驗可以看出SiC的強度和韌性只有在ND顆粒不是超硬屬性的情況下才能得到改善。為驗證該假設，研究對所有實驗進行抗剪實驗，結果顯示增強ND改善了SiC的韌性。圖12為抗剪實驗結果。圖13為對應的MD。由于錯位成核，剪切負載過程中發生顯著的塑性變形。 （編譯：中國磨料磨具網）