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水对无定形SiO2拉伸特性影响的反应分子动力学模拟

张云安 陶俊勇 陈循 刘彬

水对无定形SiO2拉伸特性影响的反应分子动力学模拟

张云安, 陶俊勇, 陈循, 刘彬
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  • 潮湿对SiO2的强度有重要影响. 采用反应场分子动力学模拟方法,研究液态水对无定形SiO2 (a-SiO2)准静态拉伸特性的影响. 准静态拉伸模拟的结果表明,在干燥条件下,a-SiO2的拉伸强度为9.4 GPa,而在含液态水时则下降为4.7 GPa,表明液态水使得a-SiO2拉伸强度发生显著下降. 根据应力-应变曲线分析可知,干燥条件下a-SiO2结构的刚度随着拉伸应变的增加保持稳定,而含液态水的a-SiO2刚度随着拉伸应变的增加而逐步降低,并且应变为16%–20%时的应力-应变曲线类似于金属的屈服现象. 通过对拉伸过程的原子图像分析可知,含液态水a-SiO2的拉伸过程并没有发生塑性变形,而是因为应力增大加速了水解反应,使得应力-应变曲线表现出上述塑性现象.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51175503)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-06-21
  • 修回日期:  2013-09-21
  • 刊出日期:  2013-12-20

水对无定形SiO2拉伸特性影响的反应分子动力学模拟

  • 1. 国防科学技术大学机电工程与自动化学院, 国防科学技术大学装备综合保障技术重点实验室, 长沙 410073
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:51175503)资助的课题.

摘要: 潮湿对SiO2的强度有重要影响. 采用反应场分子动力学模拟方法,研究液态水对无定形SiO2 (a-SiO2)准静态拉伸特性的影响. 准静态拉伸模拟的结果表明,在干燥条件下,a-SiO2的拉伸强度为9.4 GPa,而在含液态水时则下降为4.7 GPa,表明液态水使得a-SiO2拉伸强度发生显著下降. 根据应力-应变曲线分析可知,干燥条件下a-SiO2结构的刚度随着拉伸应变的增加保持稳定,而含液态水的a-SiO2刚度随着拉伸应变的增加而逐步降低,并且应变为16%–20%时的应力-应变曲线类似于金属的屈服现象. 通过对拉伸过程的原子图像分析可知,含液态水a-SiO2的拉伸过程并没有发生塑性变形,而是因为应力增大加速了水解反应,使得应力-应变曲线表现出上述塑性现象.

English Abstract

参考文献 (45)

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