基于六边形颗粒分子动力学建模的黏土纳米尺度蠕变机制
软凝聚态物质
2023-05-02 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
本文研究了黏土在纳米尺度下的蠕变机制。我们对由六边形颗粒组成的黏土样品在压缩和剪切作用下进行了分子动力学（MD）建模。MD 模拟包括固结仪蠕变、剪切蠕变、直剪试验和应力松弛。数值结果表明，黏土的纳米尺度蠕变机制与不同加载条件下的颗粒旋转、平移和堆叠有关。蠕变下的黏土样品表现出两种颗粒排列，即偏移的面-面构型和面-边构型。计算黏土颗粒的取向角以追踪单个颗粒因蠕变产生的旋转。蠕变下黏土的组构变化通过基面颗粒平面与 x-y 平面的二面角以及序参量来表征。发现影响黏土集合体微观结构变化的因素包括应力水平、加载速率和颗粒尺寸。在纳米尺度剪切蠕变试验中，蠕变过程包括三个阶段，即初始、二次和三级。蠕变期间的微观结构变化取决于黏土颗粒的初始排列。在更显著应力水平下的黏土蠕变导致更大的序参量和更具取向性的黏土结构。
引用
@article{arxiv.2305.00310,
title = {Nanoscale creep mechanism of clay through MD modeling with hexagonal particles},
author = {Zhe Zhang and Xiaoyu Song},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.00310},
year = {2023}
}