聚合物納米纖維力學(xué)行為和力學(xué)性能的分子動力學(xué)研究.pdf

1、本文討論了模擬聚合物納米纖維力學(xué)行為的分子動力學(xué)數(shù)值方法，并用該方法預(yù)測了聚氧化乙烯納米纖維的有關(guān)力學(xué)行為和力學(xué)性能。 本文首先綜述了聚合物分子動力學(xué)數(shù)值模擬領(lǐng)域已取得的研究成果。建立了適合于模擬聚合物納米纖維力學(xué)行為和性能的分子動力學(xué)計算模型。研究了聚氧化乙烯納米纖維在馳豫和軸向拉伸狀態(tài)下的力學(xué)行為、力學(xué)性能以及變形機(jī)理。建立了模擬含分子鏈末端缺陷的聚合物纖維的分子動力學(xué)“摩擦”模型，提出了聚氧化乙烯納米纖維力學(xué)性能隨其截面尺

2、寸，分子鏈質(zhì)量變化的預(yù)測公式，并得到了驗證。研究表明本文提出的分子動力學(xué)模型和分析方法適合于研究聚合物納米纖維的力學(xué)行為和力學(xué)性能。主要結(jié)論有： 在聚氧化乙烯納米纖維馳豫過程中，橫截面方向的變形與常規(guī)情況下軸向壓縮時橫向出現(xiàn)膨脹的泊松效應(yīng)相反，出現(xiàn)負(fù)泊松效應(yīng)。 聚氧化乙烯納米纖維初始彈性模量存在軟化現(xiàn)象，其初始模量的軟化程度隨截面尺寸的增加而減弱。聚氧化乙烯納米纖維應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系表現(xiàn)為非線性彈性，拉伸模量隨應(yīng)變增大而提高，

3、表現(xiàn)為明顯的“應(yīng)變剛化”行為。本文從原子間相互作用勢和小尺寸下的表面效應(yīng)兩方面對應(yīng)變剛化現(xiàn)象作了解釋。 自由表面會影響聚氧化乙烯納米纖維的力學(xué)行為和力學(xué)性能。變形從表面晶格開始向內(nèi)部品格深入，變形過程中出現(xiàn)橫向位錯。截面尺寸越大，截面內(nèi)局部分子鏈發(fā)生初始錯動以及最終形成新品格的應(yīng)變值就越高，從發(fā)生初始錯動到形成新晶格所經(jīng)歷的應(yīng)變區(qū)間也越長。 軸向拉伸過程中，當(dāng)應(yīng)變增長到一定程度時，聚氧化乙烯分子鏈的排列形式會出現(xiàn)從單斜品