橡胶拉伸行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,在相同的全原子模型、聚合度及温度和压力条件下,对天然橡胶(NR)、杜仲橡胶[反式-1,4-异戊二烯橡胶(TPI)]和顺丁橡胶(BR)分子模型的拉伸行为进行模拟,研究拉伸过程中分子模型的应力-应变、能量、均方位移和均方回转半径的变化。结果表明:NR分子模型与TPI分子模型的拉伸性能基本一致,BR分子模型的应力响应较前两者更大;橡胶的拉伸性能与其分子中原子的流动性关联性很大。     

聚碳酸酯的拉伸力学行为

本文通过拉伸实验研究了国产聚碳酸酯板的力学行为,得到了这种材料在不同应变速率下的真实应力—应变曲线。实验结果表明:聚碳酸酯为应变率敏感材料,在达到峰值应力之前,泊松比接近0.5,出现颈缩之后,其泊凇比远超过极限值O.5。     

拉伸速率对PLA/PUR–T材料拉伸行为与形态的影响

以聚乳酸(PLA)和热塑性聚氨酯(PUR–T)为基体,通过双螺杆挤出机进行熔融混合制备了一系列PLA/PUR–T(质量比分别为90/10,50/50,10/90)共混物,将共混物通过立式注塑机制备标准拉伸试样;再利用万能试验机制备了PLA/PUR–T材料的拉伸样条并对其进行了不同拉伸速率下的拉伸测试,选取不同拉伸状态下的试样分别进行扫描电子显微镜观察。结果表明,当PLA为基体相,PUR–T为分散相时,PLA/PUR–T材料的最大塑性应力较高,在较低的拉伸速率下,其材料的屈服平台区和断裂应力较大,断面形貌呈现液滴态–粗纤态–细纤态的演变,随着拉伸速率的升高,其材料的屈服平台区消失,断面形貌呈现粗纤态–细纤态的演变;当PUR–T为基体相,PLA为分散相时,PLA/PUR–T材料的最大塑性应力较低,其材料的表现出强烈的拉伸强化和极大的拉伸应变行为,断面形貌呈现连续的粗长纤态–细长纤态的演变。     

SiC模具高温模压石英玻璃物相接触角的分子动力学模拟

针对高温下石英玻璃纳米液滴在SiC模具表面接触角难以测量的问题,采用分子动力学方法,模拟研究了不同温度和粗糙表面面向模压的SiO2/SiC高温接触角以及SiO2熔体的界面结构.应用压力张量法发现了MS-Q势函数模拟的SiO2熔体表面张力较接近实际值,即SiO2高温表面特性模拟可优先采用MS-Q势函数.针对SiC模具纳米级表面的粗糙度,发现当粗糙度因子r>1.5时润湿模式由Wenzel变为Cassie-Baxter,此时Ra的变化对接触角值无明显影响,Rmr值减小使得接触面积分数f减小,接触角值随之增大.因此,保持r大于1.5的同时适当减小Rmr值有利于减小固液摩擦,降低石英玻璃工件和SiC模具界面上的脱模力.随着温度升高SiO2表面结构变得松散,导致其在SiC表面接触角减小.在超过2300K时接触角值的变化率增大,为减小工件-模具界面的粘附,模压温度应选择2300K以下.     

三维编织Cf/SiC复合材料的拉伸破坏行为

通过三维编织碳纤维(carbon fiber，Cf)／SiC复合材料样品单向拉伸以及单向拉伸加卸载实验．结合样品断口观察．从宏观上分析了三维编织Cf／SiC复合材料单向拉伸时的力学响应，为进一步描述三维编织Cf／SiC复合材料力学行为奠定了实验基础。实验结果表明：三维编织Cf／SiC复合材料单向拉伸时，卸载模量衰减与应力呈线性关系，残余应变的增加与应力呈二次函数关系。微裂纹主要在编织节点处萌生，沿纤维束界面扩展，最终在编织节点处汇合，导致样品发生破坏。     

三维针刺碳纤维增强SiC复合材料在加载-卸载下的拉伸行为

对T300碳纤维增强三维针刺碳纤维增强SiC(C/SiC)复合材料(纤维体积含量为30%)的单调和加载-卸载拉伸载荷下的拉伸行为进行了研究.结果表明:T300碳纤维增强三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和断裂应变分别为129.6MPa和0.61%.单调和加载-卸载拉伸应力-应变曲线均为非线性变化,主要是复合材料中裂纹的扩展,界面相脱黏和滑移,以及纤维的逐步断裂和拔出所致,使得复合材料在拉伸载荷下呈非脆性破坏.卸载应力水平对卸载后的残余应变和再加载模量有较大影响.卸载应力小于80 MPa时,随着卸载应力的增加,残余应变线性增加,模量线性降低:卸载应力高于80MPa时,二者随着卸载应力的增加而呈二次函数快速变化.     

尼龙6/K树脂共混物拉伸应力应变行为

研究了尼龙(PA)6及PA6/K树脂共混物在不同拉伸温度与应变速率下的拉伸应力应变行为.结果表明,纯树脂与共混物的拉伸应力应变行为均具有强烈的温度依赖性与应变速率依赖性.马来酸酐接枝K树脂共聚物(K-g-MAH)的加入明显改变了共混物的拉伸应力应变行为.应用Eyring方程、动态力学测试、扫描电子显微镜研究表明,K树脂...     

拉伸速率对氨纶力学性能的影响研究

氨纶被外力拉伸时,拉伸速率与其内部链段运动速率的差值对氨纶的力学性能影响很大。为研究不同拉伸速率对氨纶力学性能的影响,选用晓星公司生产的线密度为622.2 dtex的氨纶,在仅改变拉伸速率的情况下对氨纶进行一系列的弹性试验,测试其应力松弛率、弹性回复率、塑性变形率等力学性能。结果表明:当定伸长率为300%,拉伸速率分别为500、400、300、200和100 mm/min时,随着拉伸速率的增加,氨纶的应力松弛率不断增加,弹性回复率不断减小,塑性变形率不断增大。     

基于分子动力学模拟的环氧/多层石墨烯界面拉伸性能

采用分子动力学模拟方法研究了环氧/多层石墨烯(MLG)复合材料的拉伸性能。通过计算拉伸过程中体系的平均势能(PMF),最大力(Fmax)以及最大PMF所对应的拉伸位移来分析环氧/MLG复合材料界面的粘附性能。通过研究体系在拉伸过程中的微观结构和质量密度等的变化,揭示了环氧/MLG复合材料在拉伸作用下的界面失效机理。环氧/MLG复合材料在拉伸外力作用下,随着拉伸距离增大,拉伸力先线性增大,达到最大值99.68(kcal/mole?)之后,开始下降;当拉伸距离为25?时,拉伸力降为0,此时环氧从MLG上完全脱离。进一步通过计算拉伸过程中环氧基体中4个不同区域分子的均方位移和均方回转半径,分析了拉伸过程中环氧基体中分子的运动特性和规律。     

BOPP纵拉过程的应力应变行为

采用高温下挤出厚片纵拉过程的模拟反映出来的应力应变行为，对厚片高温纵拉过程的形变特征进行分析研究，结果表明，EB在加工过程中具有更大的形态能力和更宽范围拉伸速度的适应性，在实验范围内，不同温度下的拉伸屈服应力与对数应变速率均呈线性关系，同时也受到相对分子质量的影响：高温下拉伸比的变化不会改变厚片形变的基本特征，但拉伸比提高后，应力应变曲线后端的硬化现象比较明显；深入理解BOPP拉伸温区结构变化现理，对于提高挤出厚片的形变能力，降低拉伸过程中薄膜的破损，提高生产效率将起到重要作用。     

拉伸温度和应变速率对MPU/PA12 TPV力学性能及聚集态结构的影响

采用动态硫化法制备了混炼型聚氨酯橡胶(MPU)/聚十二内酰胺(PA12)热塑性硫化胶(TPV),并对其不同外部加载条件进行测试研究。结果表明,随着拉伸温度的升高,MPU/PA12 TPV的拉伸强度和拉断伸长率均有所下降,G′下降明显,断面易产生错位滑移,塑性提升;随着应变速率的加快,TPV的拉伸强度和拉断伸长率均升高。对拉伸后的试样工作区域进行XRD扫描发现,应变速率增大,TPV的连续相PA12晶格破坏严重,晶距略有增大,结晶度略有下降。     

聚乙烯醇熔纺初生纤维的拉伸行为研究（英文）

采用去离子水溶胀聚乙烯醇(PVA),通过熔融纺丝法制备PVA纤维。研究了水质量分数35%和5%的PVA熔纺初生纤维在不同拉伸温度下的应力-应变曲线,以及其拉伸活化机制。结果表明:拉伸温度对水质量分数35%的PVA熔纺初生纤维表观拉伸黏度的影响分为3个区,即30~100℃,100~190℃,190~210℃,纤维在热拉伸时存在3个不同机制的活化过程,至少可采用三级拉伸;初生纤维拉伸受体系中水含量的影响,水含量减少,PVA分子链运动能力降低,表观拉伸黏度增大,水质量分数5%的PVA熔纺初生纤维的表观拉伸黏度随温度变化呈现两个区,活化机制改变,可采用两步拉伸。     

定应力和拉伸速率对复合固体推进剂反复拉伸试验的影响

为了获得交变应力作用下推进剂的疲劳性能参数,利用材料试验机对推进剂试件进行了反复拉伸试验,考察了定应力和拉伸速率对推进剂疲劳破坏的影响.结果表明,当拉伸速率一定时,推进剂试件所受的定应力越大,其循环破坏次数越少,而且应力水平和循环破坏次数的自然对数符合指数函数关系;当应力不变时,拉伸速率越快推进剂试件越容易发生破坏.试...     

掺杂对ZrO2中氧扩散行为影响的分子动力学模拟

利用分子动力学软件MOLDY对MgO稳定ZrO2和CaO稳定ZrO2中氧的扩散进行了分子动力学模拟.结果表明,MgO稳定ZrO2和CaO稳定ZrO2中氧的扩散情况很相似,都由温度及MgO或CaO的掺杂量决定,当MgO或CaO的掺杂量适当时氧的扩散系数存在一个最大值;氧的扩散通过空位进行.     

超临界二氧化碳扩散行为的分子动力学模拟

二氧化碳分子选用EPM2模型,乙醇分子选用TraPPE-UA模型,采用分子动力学模拟技术,探讨了超临界二氧化碳的自扩散系数及乙醇—超临界二氧化碳体系的无限稀互扩散系数。模拟结果表明,超临界二氧化碳的自扩散系数和乙醇—超临界二氧化碳体系的无限稀互扩散系数均随着温度的升高或压力的降低而增大。     

用分子动力学模拟研究阳离子链长对离子液体输运特性的影响

阐述了用分子动力学（molecular dynamics,MD）模拟方法研究在T=303K条件下[mmim][TFSA]、[emim][TFSA]、[bmim][TFSA]、[C6 mim] [TFSA]和[C8mim] [TFSA]5种离子液体的输运特性.模拟力场采用修正后的OPLS力场.根据模拟轨迹计算得到5种离子液体的密度值.根据均方位移（MSD）的斜率计算得到的离子液体阴阳离子自扩散系数.采用Nernst-Einstein （NE）方程计算得到离子液体摩尔导电率.这些模拟结果与实验值很吻合.离子液体的自扩散系数和电导率随着阳离子链长的增长而变小,主要原因是阳离子链长增长使离子液体中的氢键作用和范德华作用变强.计算所得离子液体摩尔导电率略大于实验测量值则归因于离子关联运动的结果.     

拉伸速率对PA6聚集态结构和拉伸性能的影响

对PA6进行不同速率下的拉伸试验,同时采用XRD、DSC分析PA6聚集态结构变化。结果表明:当拉伸速率为10、20 mm/min的低速拉伸时,由于PA6晶体经历了破坏后分子链取向排列结晶再破坏的过程,发生二次屈服现象。当拉伸速率增大到50 mm/min以上时,二次屈服现象消失。随着拉伸速率的增加,PA6晶体破坏严重,导致结晶度下降,表现出屈服强度呈上升趋势,同时分子链没有足够的时间发生运动、取向排列,表现为断裂伸长率呈下降趋势。     

化学气相渗透法制备2维和2.5维C/SiC复合材料及其拉伸性能

采用化学气相渗透法制备了2维和2.5维碳纤维增强碳化硅(carbon-fiber-reinforced silicon carbide,C/SiC)复合材料,沿经纱(纵向)和纬纱(横向) 2个方向对2种复合材料进行了室温拉伸性能测试,并从预制体结构和原始缺陷分布的角度对比分析了两者力学性能之间的差异.结果表明:两种C/SiC复合材料均表现出明显的非线性力学行为,在经纱方向和纬纱方向上,2维C/SiC复合材料力学性能表现为各向同性,而2.5维C/SiC复合材料力学性能则表现出明显的各向异性:经纱方向上2.5维C/SiC复合材料的拉伸强度和拉伸模量(326 MPa,153 GPa)均高于2维C/SiC复合材料的(245 MPa,96 GPa),纬纱方向上的(145 MPa,62 GPa)均低于2维C/SiC复合材料的(239 MPa,90 GPa).两种复合材料的拉伸断裂行为均表现为典型的韧性断裂,并伴有大量的纤维拔出.两种复合材料中纱线断裂均呈现出多级台阶式断裂方式,但其断裂位置并不相同.2.5维C/SiC复合材料中由于经纱路径近似于正弦波,弯曲程度较大,在纱线交叉点处造成明显的应力集中,因此经纱多在纱线交叉点处断裂;而纬纱由于其路径近乎直线,应力集中现象不明显,因此纬纱断裂位置呈随机分布.2维C/SiC复合材料中经纱和纬纱由于其路径类似于2.5维C/SiC复合材料中的经纱,因此其断裂位置也多在纱线交叉点处.微观结构观察表明不同的编织结构是造成两种复合材料在不同方向上力学性能差异的主要原因.