题目：体心立方金属Fe在单轴或静水等压作用下的结构稳定性研究

完整晶体在外应力作用下的结构稳定性不仅是弹性理论要考虑的重要问题之一，也是研究晶体的结构响应和理论强度所必须考虑的问题。材料的理论强度就是完整晶体在应力作用下均匀变形时弹性不稳定所对应的最小应力，是材料所能承载强度的上限。材料的力学性能对结构十分敏感，结构的任何微小变化，都会使力学性能发生明显变化。因此，人们很早就开始关注材料结构稳定性以及相应理论强度等相关研究，运用了大量先进的实验和理论方法。材料的理论强度对分析材料内在的延性或脆性、判断材料的断裂性质、实现材料的改性和设计，特别是高强度材料的设计提供理论依据。
本文基于MAEAM导出了晶体变形过程中正应力和弹性常数的表达式，以BCC金属Fe为例，模拟了晶体在单轴或在静水等压作用下变形过程中能量、正应力、弹性参数的变化规律，确定了这些金属的结构稳定范围和理论强度。其主要结论如下：
（1）沿[100]方向单轴加载时，在拉伸区域，即使采用正交路径，形变还是自发地沿着四方路径。然而，在压缩区域，形变刚开始沿着四方路径直到分歧点l1=0.9064。并且，由于分叉出来的正交路径的能量和压应力要低于四方路径，所以分叉出来的正交路径要优于四方路径。在拉伸区域和在压缩区域各出现一个FCC相，它们对应的能量均为-4.2186eV。由于这两个FCC相对应的都是局域能量最大值，所以他们都不稳定，都会自发的滑移到各自近邻的亚稳态的mBCT相。确定的Fe晶体的弹性稳定区域是l1=0.9064到l1=1.1788，对应的压缩和拉伸理论强度分别为-79.7eV/nm3和30.6eV/nm3。
（2）在[110]方向单轴载荷下，当b1≤0.3449nm时，即使采用正交路径，形变还是自发地沿着四方路径。在压缩区，除了初始的BCC相，出现了一个无应力状态的BCT相和另一个BCC相。其中BCT相对应局域能量最大值-4.227eV，所以是不稳定的，会自发的滑移到与其近邻的对应局域能量最小值的另一个BCC相。确定Fe晶体的弹性稳定范围对应的理论强度和应变分别为-43.87eV/nm3~44.06eV/nm3和-7.34%~6.49%。
（3）对于四种BCC晶体Fe、V、Nb和Ta在静水等压作用下，无论受到张应力或者是压应力，由于外力对晶体做功，晶体的能量增加。确定四种金属Fe、V、Nb和Ta的稳定区域对应的应变分别为：0.9269~1.1495、0.9270~1.1545、0.9268~1.1449和0.9268~1.1427。
关键词：结构响应，稳定性，理论强度，MAEAM