题目：Cu/SiC纳米复合材料界面力学行为的研究

随着科学技术的发展，纳米技术和纳米材料已经被广泛应用于能源、航空和航天等领域，对纳米材料力学性能的研究具有非常重要的理论和应用价值。在纳观尺度下，材料力学性能与宏观材料有明显的差别，复合材料亦如此。目前纳米复合材料的力学性能研究，已经成为固体力学领域的一个前沿热点问题。基于此，本文主要采用分子动力学模拟和理论分析相结合的方法，探讨了Cu/SiC纳米复合材料的力学行为，并深入分析了Cu/SiC界面的断裂力学特性和Cu/Cu界面的断裂力学行为。主要研究工作包括：

1. 利用分子动力学方法(Molecular Dynamics，MD)具体研究了Cu/SiC纳米复合材料的应变率效应，SiC体积分数对Cu/SiC刚度、强度特性的影响，分析了其变形破坏机制。结果表明，存在一个应变率(1.0×109 s-1)，在此应变率以下，Cu/SiC纳米复合材料的整体力学性能不随应变率变化而变化。此外，本文对两种不同的变形机制进行了分析，发现了界定这两种不同破坏机制的增强相的特征体积分数，即0.34。

2. 为了进一步了解纳米复合材料内部的界面的断裂力学行为，本文对Cu/SiC界面的断裂力学行为进行了研究。研究发现，在不同载荷下，Cu/SiC中央界面裂纹呈现出非对称扩展模式，其非对称性与两种材料的晶格失配产生的位错和加载角相关。此外，本文还借助R-T模型对本文的MD模拟结果进行了验证。理论预测与本文MD模拟的结果基本一致。

3.研究了Cu/Cu界面的断裂力学行为。发现在Cu/Cu界面上，中央裂纹呈现出三种典型的动态扩展模式：两端以开裂的模式扩展；一端以开裂模式扩展，一端钝化；两端均钝化。此外，本文用Rice模型对Cu/Cu中央界面裂纹的初始扩展模式进行了预测，预测结果与MD模拟基本一致。并且发现当界面为完全对称界面时，Rice模型是有效的；而当界面为非完全对称界面时，Rice模型不可以直接对界面裂纹扩展模式进行预测。另外，本文还考虑了温度对界面裂纹动态扩展模式的影响，得到了一个界面裂纹扩展模式发生改变的特征温度，并且此特征温度与晶体的各向异性相关。