水化硅酸钙纳米压痕分子动力学模拟方法优化

摘要：

针对水化硅酸钙纳米压痕模型忽视了压头与基底之间相互作用的问题,由尺寸差异引起的金刚石压头难以计算的问题,以及Wittmann模型无法得到实际接触面积的问题,提出了新的模型与计算方法.结合分子动力学方法,采用金刚石压头-Wittmann模型基底的组合方式构建无定形态水化硅酸钙纳米压痕试验模型.在建模阶段,考虑到压头模型与基底模型粒子间尺寸差异,提出了等比例替换模型,通过公式推导并就不同尺寸模拟结果验证了等比例替换模型的可行性.在计算阶段,提出了局部前处理的弛豫方法进行模拟.确定最大荷载位置处的接触面积为546 nm2,进而求出水化硅酸钙模型硬度H为0.84 GPa、折合模量Er为30.52 GPa.并通过纳米压痕试验,验证了模拟结果的准确性,证明了模型的科学性,对今后水化硅酸钙(C-S-H)纳米层面的模拟具有重要借鉴意义.

关键词：纳米压痕、水化硅酸钙、分子动力学、数值模拟、计算优化

所属期刊栏目：43

分类号：O3;TQ132.3+2

资助基金：国家自然科学基金U1965207

在线出版日期：2022-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：317-330