多孔尘埃团块的抗拉与抗剪强度

背景：在行星形成的逐级吸积情景中，行星是通过一系列粘附碰撞构建而成的。多孔尘埃团块之间的碰撞结果对于从微小尘埃颗粒生长到星子至关重要。在本工作中，我们确定了尘埃团块作为孔隙率函数的必要材料属性。目标：诸如 SPH 等能够模拟宏观尘埃团块碰撞的连续介质模型需要一组材料参数。其中一些参数（如抗拉强度和抗剪强度）难以通过实验室实验获得。本工作的目的是通过从头算分子动力学模拟来确定这些参数。方法：我们使用详细的微观物理模型模拟多孔尘埃团块的行为，该模型包含了球形颗粒间的相互作用，包括粘附力、滚动、扭转和滑动。通过不同的样品制备方法，我们研究了具有不同孔隙率和配位数的样品的强度行为。结果：对于抗拉强度，我们能够很好地重现实验室实验数据。对于抗剪强度，目前尚无实验数据可用。我们的模拟结果与先前的理论模型存在显著差异，这表明后者可能不足以描述多孔尘埃团块。结论：我们提供了多孔尘埃团块抗拉和抗剪强度随孔隙率变化的函数关系，可直接应用于行星形成情景中此类物体的连续介质模拟。