学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

半晶态聚合物拉伸变形行为的微观机理

作　者: 颜世铛
导　师: 段芳莉
学　校: 重庆大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 半晶态聚合物 非晶态聚合物 拉伸变形 微观机理 分子动力学模拟
分类号: TQ317
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 54次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


聚合物材料质量轻、强度高，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐热性和电绝缘性，被广泛应用于航空航天、汽车、流体传输和电子领域。在实际应用中它们广泛的以半晶态结构形式存在。由于实验和计算技术的限制，半晶态聚合物的结构与力学行为之间的关系尚未得到有效的揭示。本文应用大规模分子动力学方法，采用粗粒化势函数模型，研究了单轴拉伸变形过程中半晶态聚合物微观结构与宏观力学行为之间的关系，揭示了半晶态聚合物的微观变形机理。主要研究内容如下：①通过模拟聚合物熔融－冷却过程，制备了半晶态聚合物结构，初步研究了冷却过程中的结晶行为与有序结构形成机制，模拟得到的半晶态聚合物与缨状微束结构模型相一致。②模拟了半晶态聚合物在不同温度和应变率下的单轴拉伸变形行为。模拟得到的应力－应变曲线、材料弹性模量和屈服应力等与实验数据很好的一致。考察了拉伸变形过程中几种重要的微结构演变形式：晶区内滑移、晶态－非晶态的转变、非晶区解缠结，以及分子链重新取向等。研究发现，半晶态聚合物拉伸行为的应变软化阶段，主要通过晶区内折叠链段间的滑移行为实现；而拉伸行为的应变强化阶段，主要由非晶区内的微结构演变来实现。③模拟制备了非晶态聚合物结构，研究了非晶态聚合物的单轴拉伸变形行为，并与半晶态聚合物的变形行为与机理进行了比较。研究发现，半晶态聚合物中的非晶区表现出与非晶态聚合物相似的应力－应变行为。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
1 绪论  7-12
  1.1 半晶态聚合物结构与力学行为的研究  7-9
  1.2 聚合物变形行为与机理的分子模拟研究  9-11
  1.3 本论文的主要研究内容  11-12
2 分子动力学模拟技术  12-23
  2.1 分子动力学模拟的基本原理  12-21
    2.1.1 原子间相互作用势  14-16
    2.1.2 运动方程的数值解法  16-19
    2.1.3 系统的控制方法  19-21
  2.2 分子模拟软件 LAMMPS  21-22
  2.3 本章小结  22-23
3 半晶态聚合物结构的分子动力学模拟  23-31
  3.1 计算方法  23-26
    3.1.1 CG-PVA 模型  23-24
    3.1.2 制备过程的分子动力学模拟  24-25
    3.1.3 结晶度的计算  25
    3.1.4 静态结构因子的计算  25
    3.1.5 伸直长度的计算  25-26
  3.2 结晶行为与半晶态结构  26-30
    3.2.1 玻璃化温度的确定  26-27
    3.2.2 静态结构因子与温度的关系  27-28
    3.2.3 半晶态聚合物结构  28
    3.2.4 结晶度与温度的关系  28-29
    3.2.5 伸直长度与温度的关系  29-30
  3.3 本章小结  30-31
4 半晶态聚合物拉伸变形的微观机理  31-48
  4.1 计算方法  31-34
    4.1.1 拉伸变形的分子动力学模拟  31-32
    4.1.2 晶区和非晶区的划分  32-33
    4.1.3 缠结度的计算  33
    4.1.4 链取向的计算  33-34
    4.1.5 回转半径的计算  34
  4.2 应力－应变曲线  34-37
  4.3 能量随应变的变化  37-39
  4.4 微结构的演变  39-47
    4.4.1 微结构形式  39-40
    4.4.2 密度的演变  40-41
    4.4.3 晶区结构的演变  41-43
    4.4.4 非晶区结构的演变  43-45
    4.4.5 链取向的演变  45-46
    4.4.6 回转半径的演变  46-47
  4.5 本章小结  47-48
5 半晶态和非晶态聚合物变形机理的比较  48-55
  5.1 应力－应变曲线  48-50
  5.2 能量随应变的变化  50-51
  5.3 微结构的演变  51-54
    5.3.1 密度的演变  51-52
    5.3.2 非晶态结构的演变  52-53
    5.3.3 链取向的演变  53-54
  5.4 本章小结  54-55
6 结论与展望  55-57
  6.1 结论  55
  6.2 展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-66
附录  66

相似论文

  1. 不同类型亲水性结构表面修饰的聚氨酯材料与凝血十二因子九肽片段及纤维蛋白原P1片段相互作用的计算机模拟,O631.3
  2. 温度对Pt/Au异质外延薄膜生长影响的分子动力学模拟,O484.1
  3. 二维晶格失配外延铝薄膜结构弛豫的分子动力学模拟,O484.1
  4. 环肽纳米管作为跨膜水通道的分子设计,TB383.1
  5. Fe-Mn-Si-Al TRIP/TWIP钢组织及性能的研究,TG142.33
  6. 基于糖尿病相关靶标β3-AR和GLP-1R的药物设计研究,R914.2
  7. 乙型流感病毒质子通道蛋白BM2的分子动力学模拟,R312
  8. 不同电性纳米碳管共价修饰FAD的分子动力学模拟研究,TB383.1
  9. 西安地面沉降与砂土蠕变关系初探,P642.26
  10. 聚丙烯与苯乙烯马来酸酐共聚物共混及分子动力学研究,TQ320.1
  11. 以碱性聚合酶2(PB2)为靶点的抗流感病毒候选药物结合自由能计算及结合分析,R511.7
  12. 铅的激光烧蚀坑模拟及单脉冲激光诱导击穿光谱检测,TN247
  13. 复合载荷(I/II)下单晶金刚石裂纹的分子动力学研究,O346.1
  14. 纳米碳管的盐水通道行为研究,TB383.1
  15. 肽抑制剂稳定淀粉样蛋白构象的分子机理研究,O629.73
  16. 压缩/拉伸载荷对NiTi形状记忆合金恢复应变的影响,TG139.6
  17. 小分子水簇与蛋白质相互作用的分子动力学研究,O629.73
  18. 疏水电荷诱导置换色谱中吸附和置换过程的分子模拟研究,O657.7
  19. 烷基苯磺酸盐在溶液中聚集形态的分子动力学模拟,O643.1
  20. 元素半导体硅和锗材料的熔体结构研究,TN304.1
  21. 基于刚体动力学模型对多肽折叠的分子动力学模拟,Q51

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 高分子化合物工业（高聚物工业） > 高分子化合物产品
© 2012 www.xueweilunwen.com