双连续橡胶共混物的非线性弹性响应
软凝聚态物质
2023-11-07 v2 计算物理
摘要
橡胶共混物在无数技术应用中无处不在。通常，橡胶共混物表现出复杂的互穿微观结构，被认为对其宏观力学性质有显著影响。作为理解这种潜在影响的第一步，本文对著名的双连续橡胶共混物类——即由两种不混溶组分或相分离成两个独立但完全连续且彼此完美黏结的互穿网络域的共混物——的非线性弹性响应进行了自底向上或均匀化研究。重点在于各向同性且每相含有相等体积分数（50/50）的共混物。这些共混物的微观结构被理想化为由高斯随机场水平截断生成的微观结构，这些场被适当约束为周期性的，以便构建可进行周期均匀化的单元胞。此类共混物的均匀化或宏观弹性响应通过有限元数值地和通过非线性比较介质方法解析地确定。数值方法利用一种新颖的网格生成方案，从微观结构的体素化表示出发生成保形且周期的单形网格。结果针对两橡胶相均为 Neo-Hookean 以及表现出非高斯弹性的基本情况给出。值得注意的是，无论各相的弹性行为如何，结果表明共混物的均匀化响应在很大程度上对相的具体形态不敏感。
引用
@article{arxiv.2310.18808,
title = {The nonlinear elastic response of bicontinuous rubber blends},
author = {Fabio Sozio and Francois Lallet and Antoine Perriot and Oscar Lopez-Pamies},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18808},
year = {2023}
}