氧化硅气凝胶粉体材料力学性能的多尺度模拟

宇航材料工艺 , 2014, 44(1): 33-36. doi: 10.3969/j.issn.1007-2330.2014.01.005

氧化硅气凝胶粉体材料力学性能的多尺度模拟

刘强 ^1, , 卢子兴 ^2, , 杨振宇 ^3, , 胡子君 ^4, , 李俊宁 ^5,

1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191

2.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191

3.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191

4.航天材料及工艺研究所,先进功能复合材料技术重点实验室,北京100076

5.航天材料及工艺研究所,先进功能复合材料技术重点实验室,北京100076

基金项目: 国家自然科学基金项目(11272030)

关键词：氧化硅气凝胶 , 粉体材料 , 多尺度 , 分子动力学 , 离散元

Multi-Scale Simulation on Mechanical Properties of Silica Aerogel Powder

LIU Qiang ^1, , LU Zixing ^2, , YANG Zhenyu ^3, , HU Zijun ^4, , LI Junning ^5,

1.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191

2.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191

3.北京航空航天大学航空科学与工程学院,北京100191

4.航天材料及工艺研究所,先进功能复合材料技术重点实验室,北京100076

5.航天材料及工艺研究所,先进功能复合材料技术重点实验室,北京100076

Keywords： Silica aerogel , Powder , Multi-scale , MD , DEM

基于氧化硅气凝胶粉体材料内部的微结构特征,建立了能反映其特征结构的多尺度力学模型,利用分子动力学方法模拟了氧化硅气凝胶的纳米多孔结构和拉伸性能,进一步利用离散元方法模拟了粉体材料的模压成形和多轴压缩应力-应变曲线.分子动力学模拟表明,气凝胶密度越低,其分形维数越小.此外,离散元模拟表明,氧化硅气凝胶粉体材料的弹性模量比对应的氧化硅气凝胶弹性模量低,压缩强度比对应气凝胶的拉伸强度高;随着围压的增加,氧化硅气凝胶粉体材料的压缩强度增加.

参考文献

[1]	Schmidt M.;Schwertfeger F. .Applications for silica aerogel products[J].Journal of Non-Crystalline Solids: A Journal Devoted to Oxide, Halide, Chalcogenide and Metallic Glasses, Amorphous Semiconductors, Non-Crystalline Films, Glass-Ceramics and Glassy Composites,1998(1):364-368.
[2]	Bhagat SD;Hirashima H;Rao AV .Low density TEOS based silica aerogels using methanol solvent[J].Journal of Materials Science,2007(9):3207-3214.
[3]	Beckers JVL.;de Leeuw SW. .Molecular dynamics simulation of nanoporous silica[J].Journal of Non-Crystalline Solids: A Journal Devoted to Oxide, Halide, Chalcogenide and Metallic Glasses, Amorphous Semiconductors, Non-Crystalline Films, Glass-Ceramics and Glassy Composites,2000(1/3):87-100.
[4]	Murillo, J.S.R.;Bachlechner, M.E.;Campo, F.A.;Barbero, E.J. .Structure and mechanical properties of silica aerogels and xerogels modeled by molecular dynamics simulation[J].Journal of Non-Crystalline Solids: A Journal Devoted to Oxide, Halide, Chalcogenide and Metallic Glasses, Amorphous Semiconductors, Non-Crystalline Films, Glass-Ceramics and Glassy Composites,2010(25/27):1325-1331.
[5]	Munetoh S;Motooka T;Moriguchi K;Shintani A .Interatomic potential for Si-O systems using Tersoff parameterization[J].Computational Materials Science,2007(2):334-339.
[6]	Manual P U.version 3.1[M].Itasca Consulting Group Inc.,USA,2004
[7]	Kieffer J;Angell C A .Generation of fractal structures by negative pressure rupturing of SiO2 glass[J].J Non-Cryst Solids,1988,106(1):336-342.
[8]	Nakano A;Bi L;Kalia R K et al.Structural correlations in porous silica:Molecular dynamics simulation on a parallel computer[J].Physical Review Letters,1993,71(1):85-88.
[9]	Woignier T.;Alaoui AH.;Beurroies I.;Phalippou J.;Reynes J. .Different kinds of structure in aerogels: relationships with the mechanical properties[J].Journal of Non-Crystalline Solids: A Journal Devoted to Oxide, Halide, Chalcogenide and Metallic Glasses, Amorphous Semiconductors, Non-Crystalline Films, Glass-Ceramics and Glassy Composites,1998(1):45-52.

上一张下一张

计量

下载量()
访问量()

作者相关

文章评分

您的评分：
1

0%
2

0%
3

0%
4

0%
5

0%

材料期刊网