基于分子动力学模拟的超低温SiO2材料开裂影响因素分析

作者：吕世明; 沈才华^*; 郭丹; 陈伟; 李雪松; 唐凯

来源：材料科学与工程学报, 2022, 40(04): 593-600.

DOI：10.14136/j.cnki.issn1673-2812.2022.04.008

• 分子动力学模拟技术
• 微裂纹扩展
• 脆性破坏
• SiO2

本研究针对岩石主要成分SiO2的常见分子结构，运用LAMMPS分子动力学软件构建了SiO2预制裂纹试样微观尺度下裂纹扩展分析数值模拟模型，分析了不同加载速率、力加载方式、不同温度下力加载及模型厚度条件下的裂纹扩展规律，揭示了超低温下固体材料裂纹起裂扩展的微观影响因素及其规律。研究发现：加载速率变化会引起裂纹扩展路径变化，但不同加载速率下总体势能、动能、区域平均应力以及总体温度的变化规律基本相似；不同温度下力加载，裂纹总长和裂纹平均扩展速率随温度的增加而增加。分子动力学模拟技术能有效反映微观环境对固体介质裂纹扩展的影响规律，为探究岩石类等建筑材料的脆性破坏机理研究提供了新途径。

• 单位
  河海大学; 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室