玻璃聚合物在循环加载下的分子模拟中的裂纹行为
软凝聚态物质
2024-06-21 v1
摘要
我们利用分子动力学模拟对一种通用的珠子-弹簧模型，研究玻璃化聚合物的循环裂纹行为。旨在阐明仅由纤维状裂纹构成的物质的机械响应及其与基体材料的相互作用。宏观应力响应表现为滞回现象，该滞回在第一次循环后趋于稳态，且基本独立于变形速率和温度。该现象源于由纠缠网络、孔隙空间及孔隙闭合所施加的复杂约束之间的相互作用。一旦裂纹纤维定向，共价主链键的拉伸会导致应力快速上升。在卸载初期，纠缠接触数的减少导致主链迅速应力 relaxation。卸载过程中，裂纹纤维发生刚体(即无应力)折叠运动 due to 周围孔隙空间的影响,因此裂纹纤维在卸载期间的结构行为最准确地描述为类线状。重新加载响应显著取决于孔隙空间闭合程度以及卸载期间施加的分子间相互作用。其范围从线性应力增加到再凹降作为重新抽丝的响应。与基体刚度相比，裂纹刚度低两个数量级，因而共存的裂纹与基体物质的宏观响应由纤维状裂纹物质solely支配。
引用
@article{arxiv.2406.14383,
title = {Molecular simulations of crazes in glassy polymers under cyclic loading},
author = {Tobias Laschuetza and Ting Ge and Thomas Seelig and Joerg Rottler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.14383},
year = {2024}
}