长纤维网络在单轴压缩下的滑移键模拟

一种最初为纠缠聚合物液体开发的粗粒化分子模拟方法被扩展用于模拟长纤维网络的力学行为。该模型基于链缠结的滑移键图像，在接触点处解析力平衡，并考虑了纤维在这些拓扑约束下的滑移。两个关键控制方程描述了接触点位置的时间演化以及相邻接触点之间的局部纤维分数。一个屈服力判据决定接触点是被位移还是保持 pinned，以及纤维是否在接触点处发生滑移。针对纤维增强热塑性塑料的模压成型，进行了对应不同纤维长度和压缩速率的单轴压缩模拟。结果与长纤维热塑性塑料的实验观察在定性上一致。该模型捕捉到了经典 van Wyk 纤维网络压缩理论所无法触及的物理，后者是准静态的且对纤维长度不敏感。本工作证明，滑移键框架已在聚合物熔体中得到验证，为理解和预测非热纤维网络的加工行为提供了一个有前景的介观模拟工具。