无定形水化硅酸钙纳米压痕模拟及卸载段处理

作者：张子星; 杨海霞^*; 邵婷悦

来源：力学季刊, 2021, 42(04): 731-742.

DOI：10.15959/j.cnki.0254-0053.2021.04.011

• 纳米压痕
• 水化硅酸钙(C-S-H)
• 分子动力学
• 数值模拟

基于预测水泥及其水化物体积性能的简化物理模型Wittmann模型,结合分子动力学研究方法,构建水化硅酸钙(C-S-H)凝胶模型用来模拟纳米压痕实验.在弛豫阶段使用高温淬火方法将模型转变为无定形态,并测定模型高温淬火前后的径向分布函数,确定了无定形态下的水化硅酸钙(C-S-H)压痕模型,计算得出荷载深度曲线(P-h曲线).考虑到高温淬火对模型内粒子热力学运动的影响以及带来的位错效应,分别采用OliverPharr方法与Cheng-Cheng方法对荷载深度曲线的卸载段进行分析处理.其中Oliver-Pharr方法计算得到硬度H为0.92 GPa,折合模量Er为29.56 GPa;Cheng-Cheng方法计算得到折合模量Er为(34.92±7.57) GPa.与文献结果及标准试块实验结果进行对照,探究两种计算方法的合理性及适用范围,并提出研究展望.

• 单位
  材料学院; 河海大学