本文在分子动力学计算程序XMD的基础上使用VB(Microsoft Visual Basic)快速开发(Rapid Application Develop,RAD)工具和OpenGL开发了通用的前处理程序XMDModeling和后处理程序XMDAnalysis,使用这些程序建立了Ashby-Verral超塑性模型和晶粒转出模型,进行了分子动力学模拟拉伸实验,并对模拟结果进行了分析。研究了美国康涅狄格州州立大学开发的免费开源分子动力学计算软件XMD及其输入输出。该软件为金属与陶瓷的分子动力学计算而设计,功能强大,内容丰富;缺点是输入输出均为文本方式,难以用于复杂模型的设计和分析。为此针对其输入输出结构进行了系统分析,讨论了可视化前后处理程序的开发目标概要。使用VB和OpenGL开发了前处理程序XMDModeling和后处理程序XMDAnalysis,具备可视化点阵设计、不规则晶粒产生、晶粒组装,碰撞检测、原子模型三维显示、能量的光谱显示、原子运动轨迹描绘、原子分组标记与切片分析、动画显示与视频渲染等功能。在此基础上,采用NTP系综、EAM(Embed Atom Method,嵌入原子法)势对Ashby-Verrall模型和晶粒转出模型进行了分子动力学模拟拉伸。比较了不同温度下Ashby-Verrall模型的变形过程,发现0～400K Ashby-Verrall模型Al纳米晶体中大倾角的晶界滑移可以很容易的开动,但小倾角的晶界难于开动,不能完成Ashby-Verrall模型的超塑性变形过程;在600K条件下,纳米晶粒发生表面熔化,晶界产生微液相,较小倾角的晶界也可摆脱晶界的原子的束缚,随着晶界液相的流动而开动。同时,晶粒将会随着液相的流动而旋转到有利于滑移(晶界倾角大)的方向,从而也能完成Ashby-Verrall模型的运动。在这种情况下单个晶粒的变形机制符合Gifkins的“心部和表层”模型。另外,在550K下对晶粒转出模型进行模拟,使用切片法对模型内部进行了观察,发现模型中施加位移边界条件的晶粒周围晶粒向被拉开的空隙移动,填补因拉伸而产生的空间,同时晶粒发生转动,单个晶粒的形状趋于球形。完成晶粒转出模型的超塑性变形过程。