单晶铜材料以其优良的电学性能、信号传输性能以及耐腐蚀、抗疲劳的特性,而广泛应用于国防技术、民用电子以及网络通讯等领域。在单晶铜纳米材料的制备过程中,由于生产技术和制备工艺的制约,容易产生微裂纹等微观缺陷结构,对材料的力学性能产生较大的影响。正是如此,围绕单晶铜纳米材料的微观结构损伤的分析,逐渐成为研究金属纳米材料的一个热点。本课题利用分子动力学模拟软件LAMMPS,分别对不同构型、不同受力状态下的单晶铜纳米材料在纳米尺度上的裂纹扩展变化情况进行模拟。通过对径向分布函数以及中心对称参数的计算,对扩展过程中系统的构型变化包括位错结构的萌生、位错发射、裂纹尖端的原子松弛现象和裂纹扩展等现象进行了分析。深入研究了从弛豫到加载直至结构破坏的整个过程中模拟系统的应力变化、能量变化。从不同的角度出发,对单晶铜纳米材料裂纹扩展过程中的位错结构演化以及裂纹扩展的本质进行了研究并得出一定的结论。通过对不同加载方式下不同结构的带裂纹单晶铜纳米材料裂纹扩展的模拟,可以得出如下结论:系统的应力变化引起构型变化,构型的变化伴随着系统整体势能的变化。裂纹尖端处的应力集中是导致裂纹扩展的主要原因,并且裂纹扩展也是随着裂尖应力集中区域的变化而变化。随着外载荷的逐渐增加,裂纹尖端处的应力集中越来越明显,从而使得系统的构型发生变化。例如裂纹尖端的原子松弛以及两侧位错结构的产生以及扩展过程中子裂纹的萌生和裂尖处的钝化现象等,都是裂尖应力集中区域随着外载荷加载的逐渐演化的结果。通过对系统所有原子的中心对称参数的计算,可以更加直观的描述裂纹扩展过程中位错的萌生和扩展以及子裂纹的产生和裂纹尖端的钝化等现象。