硅微结构疲劳失效的分子动力学模拟研究

项目名称： 硅微结构疲劳失效的分子动力学模拟研究

项目编号： No.51175503

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 机械工程学科

项目作者： 陶俊勇

作者单位： 中国人民解放军国防科学技术大学

项目金额： 56万元

中文摘要： 项目针对微机电系统（MEMS）中广泛使用的硅微结构，采用分子动力学模拟的方法开展疲劳失效研究。首先从载荷条件、工作环境、试样状态、材料本质等四方面，开展弯曲、扭转和弯扭组合三种载荷下的试验研究，揭示硅微结构疲劳失效的影响因素；其次针对影响显著的因素，进行疲劳过程的分子动力学模拟研究，建立疲劳失效机理；再次创新地开展疲劳的分子动力学模拟和有限元结合的多尺度建模研究，建立从原子尺度到微米尺度的定量疲劳寿命模型；最后设计加工疲劳试验装置，验证疲劳失效机理和疲劳寿命模型。本项目研究注重试验分析与数值模拟相结合，按照"由里及表"的思路，利用分子动力学模拟方法，在原子级建模水平上开展硅微结构的疲劳失效研究，揭示各种因素对疲劳寿命的影响，阐明疲劳失效的内在物理机制，为MEMS抗疲劳设计和可靠性的提高提供理论依据；在此基础上揭示硅微结构疲劳寿命的定量规律，为合理准确地估算MEMS疲劳寿命提供技术手段。

中文关键词： 硅微结构；疲劳；分子动力学模拟；应力腐蚀；微机电系统

英文摘要：

英文关键词： Silicon microstructure；Fatigue；Molecular dynamics simulation；Stress corrosion；microelectromechanical systems (MEMS)