高性能集群是计算机科学的一个分支,以解决复杂的科学计算或数值计算问题为目的,是由多台服务器构成的一种松散耦合的计算节点集合。随着科学技术和经济的发展,高性能计算逐渐成为科学研究所必须的辅助工具,由于高性能集群得到了迅猛的发展,使得锆金属的模拟研究也提高到了一种全新的阶段。本文研究内容是纳米单晶金属锆在高温高压下的相变结构,在单轴拉伸加载下的应力应变关系,及在不同压力下的弹性常数和热力学参量等。本文应用分子动力学模拟了不同结构的单晶锆样品。采用的F--S势是Finnis and Sinclair提出的关于过渡金属的多体势模型。通过分子动力学模拟方法(Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator),对三种不同结构的单晶金属锆样品进行模拟计算。本文首先研究了单晶金属锆的高压结构相变和高温结构相变,研究结果显示初始hcp结构单晶锆在加压到0.2GPa时,体系结构发生相变,由hcp结构(α相)转变成特殊六角结构(ω相)。对样品加温,研究结果显示在加温到1161K时,初始hcp结构(α相)相变到bcc结构(β相),从而得到相变温度为1161K,继续对体系加温到1569K时,bcc结构的单晶样品开始熔化,得到热力学熔点为1569K,与实验值基本吻合。接着研究了单晶锆单轴拉伸加载下的力学性质,研究了沿不同晶向和不同温度下的屈服强度和能量的变化,结果显示在不同晶向拉伸加载下,屈服强度不同;对样品加温发现,随温度的升高,屈服强度在降低,而平均原子能量在升高。最后计算了单晶锆的弹性常数和热力学性质,计算得到单晶锆的弹性常数和热力学参量随压力的升高而变化,所得结果和理论值以及实验值进行对比分析。本文通过分子动力学模拟研究了单晶锆的相变,熔点,屈服强度以及弹性常数等热力学性质,对我们以后研究材料以及在材料的应用方面提供了有利的保障。