在納米壓痕仿真模型中包括了單晶銅試件和金剛石壓頭，如圖1所示。在微納米尺度下，尺寸效應和邊界效應同時存在，為了避免這種效應對仿真結果的影響，試件尺寸應該盡可能大，這就不可避免的增加了系統中原子的數量，從而增大了計算量。限于計算能力的限制，在考慮到不影響試件內部中原子移動位移和速度的前提下，我們采用了一個較為合理的模型尺寸100A×40A×100A(包含33,275個原子）。沿模擬盒子的X和Z方向施加周期邊界條件，Y方向施加自由邊界條件。壓頭模擬為半徑 20A的半圓形金剛石壓頭（包含 1,451個原子)。由于金剛石壓頭的硬度要遠遠大于單晶銅的硬度，因此在納米壓痕中，金剛石壓頭的變形可以忽略不計，在本模擬中，金剛石壓頭設置為剛體。試樣由三種性質的原子組成:牛頓層原子、恒溫層原子、邊界層原子。牛頓層位于整個試件的最上層，厚度設置為30A(包含25,713個原子），其中的每個原子都遵從牛頓運動**定律;恒溫層厚度為5A(包含4,537個原子)，在納米壓痕試驗中對其中的原子進行速度標度以維持系統恒溫，模擬真實大環境下的壓痕實驗;邊界層位于試件的最下層，厚度設置為 5A(包含 3,025個原子），邊界層的原子保持固定不動，用以減小邊界效應和維持晶格的對稱性。

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yyp2021.3.31