粘土聚合物的微尺度正常压缩行为:一个粗粒度分子动力学研究研究
Kai-Wen Tong1,2,3, Fei Yu1, Hao Wang3
1State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China.
粘土聚合物的压缩被模拟使用一个Gay-Berne潜力模型. 垂直压力和负载环境显著影响变形,影响空隙比率和应力演变,特别是由于粒子堆叠和方向变化.
科学领域:
- 地质技术工程 地质技术工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算物理 计算物理
背景情况:
- 微机械实验和分子动力学模拟在捕捉粘土聚合物的压缩方面存在局限性.
- 了解粘土聚合物的变形对于地质技术应用和材料科学至关重要.
研究的目的:
- 在不同的条件下模拟粘土聚合物的正常压缩.
- 为了阐明基于粒子方向和堆分布的变形和应力演变.
主要方法:
- 用一个Gay-Berne潜力模型进行模拟.
- 研究了垂直压力,粒子数,加载方法和环境 (真空与大气) 的影响.
- 分析了粒子方向和堆分布的变化.
主要成果:
- 垂直压力和负载环境显著影响变形和空隙比率变化.
- 在恒压负荷下变形超过了在阶段负荷下变形.
- 在40-100 MPa范围内,由于机械力占主导地位,空隙比在各种负载条件中保持一致.
- 在真空中,由于堆的移动,水平应力减少;在大气中,侧向压力系数 (k) 较高.
- 增加的初始加载压力导致了更大的堆和真空中显著的异构性.
结论:
- 粘土聚合物的压缩是由颗粒堆叠和方向控制的,受压力和环境的影响.
- 这些发现提供了关于粘土聚合物变形和应力演变的机制的见解.
- 这种模拟工作有助于解释长期粘土聚合物的成熟的实验观测.
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