| 摘要 | 第1-6页 |
| Abstract | 第6-12页 |
| 1 绪论 | 第12-39页 |
| ·课题来源及研究的目的、意义 | 第12-15页 |
| ·超精密加工机理的研究方法及国内外研究现状 | 第15-27页 |
| ·扫描探针显微镜(SPM)实验研究及国内外研究现状 | 第15-16页 |
| ·超精密加工实验 | 第16-17页 |
| ·有限元方法(FEM)及国内外研究现状 | 第17页 |
| ·分子动力学仿真(MDS)及国内外研究现状 | 第17-27页 |
| ·分子动力学并行仿真计算研究 | 第27-37页 |
| ·硬件环境 | 第28-32页 |
| ·软件环境 | 第32-33页 |
| ·并行算法 | 第33-36页 |
| ·分子动力学并行仿真计算的发展现状 | 第36-37页 |
| ·论文研究思路和主要研究内容 | 第37-39页 |
| 2 单晶硅纳米级磨削过程分子动力学基本理论 | 第39-73页 |
| ·引言 | 第39页 |
| ·分子动力学方法基本思想和理论基础 | 第39-40页 |
| ·仿真模型的建立 | 第40-44页 |
| ·单晶硅磨削过程分子动力学仿真模型 | 第40-41页 |
| ·温度转换模型 | 第41-42页 |
| ·仿真模型边界条件的确定 | 第42-44页 |
| ·势函数的选取 | 第44-47页 |
| ·对偶势 | 第44-45页 |
| ·Tersoff势函数 | 第45-46页 |
| ·嵌入原子法(Embedded Atom Method) | 第46-47页 |
| ·初始条件的设定 | 第47-49页 |
| ·初始位置和速度 | 第47-48页 |
| ·时间步长的确定 | 第48-49页 |
| ·趋于平衡过程的计算 | 第49-50页 |
| ·系统的基本运动方程 | 第50-51页 |
| ·有限差分算法 | 第51-53页 |
| ·Verlet算法 | 第52页 |
| ·Velocity Verlet算法 | 第52页 |
| ·Leap-frog算法 | 第52-53页 |
| ·Beeman算法 | 第53页 |
| ·Gear算法 | 第53页 |
| ·Rahman算法 | 第53页 |
| ·分子间作用力的计算 | 第53-56页 |
| ·截断半径法 | 第53-54页 |
| ·邻域列表法 | 第54-55页 |
| ·链格法 | 第55页 |
| ·邻域—链格列表法 | 第55-56页 |
| ·分子动力学串行仿真程序设计 | 第56-57页 |
| ·分子动力学并行仿真程序设计 | 第57-67页 |
| ·并行计算环境 | 第58-59页 |
| ·并行算法分析 | 第59-61页 |
| ·并行程序设计 | 第61-66页 |
| ·算法流程描述 | 第66-67页 |
| ·仿真结果可视化 | 第67页 |
| ·分子动力学串、并行仿真结果分析 | 第67-72页 |
| ·仿真条件 | 第67-68页 |
| ·串行和并行程序仿真结果分析 | 第68-70页 |
| ·并行程序的并行效率分析 | 第70-71页 |
| ·并行程序的可扩展性 | 第71-72页 |
| ·本章小结 | 第72-73页 |
| 3 单晶硅纳米级磨削过程的机理研究 | 第73-91页 |
| ·引言 | 第73页 |
| ·磨削过程分子动力学仿真 | 第73-89页 |
| ·磨削过程的分子动力学仿真模型 | 第73-75页 |
| ·原子间相互作用力 | 第75-76页 |
| ·温度转换模型 | 第76-79页 |
| ·仿真条件 | 第79-80页 |
| ·磨削力分析 | 第80-82页 |
| ·能量分析 | 第82-83页 |
| ·材料去除和已加工表面形成机理 | 第83-86页 |
| ·磨削力对单晶硅原子间势能的影响 | 第86页 |
| ·损伤层深度分析 | 第86-89页 |
| ·本章小结 | 第89-91页 |
| 4 磨削参数对单晶硅磨削机理影响的理论分析 | 第91-105页 |
| ·引言 | 第91页 |
| ·磨粒钝圆半径对单晶硅纳米级磨削过程的影响 | 第91-96页 |
| ·磨粒钝圆半径对硅原子间势能和磨削力的影响 | 第92-94页 |
| ·磨粒钝圆半径对损伤层深度的影响 | 第94-96页 |
| ·磨粒钝圆半径对单晶硅纳米级磨削理的影响 | 第96页 |
| ·磨削深度对单晶硅纳米级磨削过程的影响 | 第96-100页 |
| ·磨削深度对硅原子间势能和磨削力的影响 | 第96-98页 |
| ·磨削深度对损伤层深度的影响 | 第98-100页 |
| ·磨削深度对单晶硅纳米级磨削机理的影响 | 第100页 |
| ·磨削速度对单晶硅纳米级磨削过程的影响 | 第100-104页 |
| ·磨削速度对硅原子间势能和磨削力的影响 | 第100-102页 |
| ·磨削速度对损伤层深度的影响 | 第102-104页 |
| ·磨削速度对单晶硅纳米级磨削机理的影响 | 第104页 |
| ·本章小结 | 第104-105页 |
| 5 数百万粒子规模分子动力学并行仿真研究及其实验验证 | 第105-128页 |
| ·引言 | 第105-106页 |
| ·数百万粒子规模分子动力学并行仿真软件的设计 | 第106-112页 |
| ·并行计算环境 | 第106页 |
| ·并行算法的实现 | 第106-109页 |
| ·仿真结果可视化 | 第109-112页 |
| ·单晶硅超精密磨削过程理论分析和实验验证 | 第112-127页 |
| ·单晶硅超精密磨削过程分子动力学仿真条件 | 第112-113页 |
| ·单颗磨粒超精密磨削实验和单晶硅片纳米级刻划实验设计 | 第113-116页 |
| ·实验和检测设备 | 第116-121页 |
| ·实验条件 | 第121页 |
| ·磨粒钝圆半径的计算 | 第121-122页 |
| ·结果与讨论 | 第122-127页 |
| ·本章小结 | 第127-128页 |
| 6 结论与展望 | 第128-131页 |
| ·结论 | 第128-129页 |
| ·进一步工作展望 | 第129-131页 |
| 参考文献 | 第131-138页 |
| 创新点摘要 | 第138-139页 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 | 第139-140页 |
| 致谢 | 第140-141页 |
