在纳米压痕仿真模型中包括了单晶铜试件和金刚石压头，如图1所示。在微纳米尺度下，尺寸效应和边界效应同时存在，为了避免这种效应对仿真结果的影响，试件尺寸应该尽可能大，这就不可避免的增加了系统中原子的数量，从而增大了计算量。限于计算能力的限制，在考虑到不影响试件内部中原子移动位移和速度的前提下，我们采用了一个较为合理的模型尺寸100A×40A×100A(包含33,275个原子）。沿模拟盒子的X和Z方向施加周期边界条件，Y方向施加自由边界条件。压头模拟为半径 20A的半圆形金刚石压头（包含 1,451个原子)。由于金刚石压头的硬度要远远大于单晶铜的硬度，因此在纳米压痕中，金刚石压头的变形可以忽略不计，在本模拟中，金刚石压头设置为刚体。试样由三种性质的原子组成:牛顿层原子、恒温层原子、边界层原子。牛顿层位于整个试件的最上层，厚度设置为30A(包含25,713个原子），其中的每个原子都遵从牛顿运动**定律;恒温层厚度为5A(包含4,537个原子)，在纳米压痕试验中对其中的原子进行速度标度以维持系统恒温，模拟真实大环境下的压痕实验;边界层位于试件的最下层，厚度设置为 5A(包含 3,025个原子），边界层的原子保持固定不动，用以减小边界效应和维持晶格的对称性。

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yyp2021.3.31