×
Le，T.T。;J.吉列米诺特。;苏伊兹，C。

原子模拟随机界面的随机连续建模。聚合物纳米复合材料的应用。 （英语） Zbl 1425.74028号

计算。方法应用。机械。工程师。 303, 430-449 (2016).
摘要：本文研究纳米填料增强聚合物材料的概率多尺度分析。更准确地说，这项工作致力于与所谓的相间区中的弹性特性相关的随机场的随机建模和逆识别。为了便于说明，考虑了由二氧化硅纳米夹杂物增强的典型聚合物系统。首先进行了分子动力学（MD）模拟，并用于表征包裹体附近聚合物链的构象特性。结果表明，这些链的特征在于特定的切向取向，该切向取向与密度分布和链迁移率的变化一起，允许相间区域的几何定义。接下来对一组初始配置完成机械虚拟测试，从而为模型校准提供模拟数据库。所得结果随后用于构建相间刚度的随机场模型。最后提出了一种逆校准程序，该程序依赖于MD模拟获得的表观特性与连续介质力学公式中数值均匀化计算的表观性质之间的等效性。相间弹性随机场显示出不可忽略的波动，与空间相关性相关的参数估计值与原子模型的特征长度一致，例如相间厚度。

引用于8文件

MSC公司：

74A25型 固体力学中的分子、统计和动力学理论
82D60型 聚合物统计力学

关键词：

相间;分子动力学;纳米复合材料;概率模型;随机场;反问题

软件：

奥维托
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
\textit{T.T.Le}等人，计算。方法应用。机械。工程303430--449（2016；Zbl 1425.74028）
全文： 内政部 哈尔

参考文献：

[1] Fu，S.-Y。；冯克强。；Lauke，B。；Mai，Y.-W.，颗粒尺寸、颗粒/基体界面粘附力和颗粒负载对颗粒聚合物复合材料机械性能的影响，复合材料B，39，933-961（2008）
[2] Móczó，J。；Pukánszky，B.，《聚合物微纳米复合材料：结构、相互作用、性能》，《工业工程化学杂志》。，14, 535-563 (2008)
[3] Harton，S。；库马尔，S。；Yang，H。；Koga，T。；希克斯，K。；Lee，H。；Mijovic，J。；刘，M。；瓦勒里，R。；Gidley，D.，球形纳米粒子上的固定化聚合物层，大分子，433415-3421（2010）
[4] 霍尔特，A。；格里芬，P。；Bocharova，V。；阿加波夫，A。；艾梅尔，A。；Dadmun，M。；Sangoro，J。；Sokolov，A.，聚（2-乙烯基吡啶）/二氧化硅纳米复合材料中聚合物/纳米颗粒界面的动力学，大分子，471837-1843（2014）
[5] Papon，A。；萨尔瓦赫特，K。；Schäler，K。；盖伊，L。；Lequeux，F。；Montes，H.，纳米复合材料的低场核磁共振研究：聚合物动力学和网络效应，大分子，44913-922（2011）
[6] Fragiadakis博士。；博科布扎，L。；Pissis，P.，《天然橡胶-二氧化硅纳米复合材料填料表面附近的动力学》，《聚合物》，52，3175-3182（2011）
[7] Petrović，Z.S。；Cho，Y.J。；贾夫尼，I。；马戈诺夫，S。；耶里娜，N。；谢弗，D.W。；伊拉夫斯基，J。；Waddon，A.，二氧化硅纳米粒子对分段聚氨酯形态的影响，聚合物，45，12，4285-4295（2004）
[8] J.Berriot。；Lequeux，F。；莫纳里，L。；蒙特斯，H。；Long，D。；Sotta，P.，《模型填充橡胶中的填料-弹性体相互作用，核磁共振研究》，《非晶体杂志》。固体，307719-724（2002）
[9] J.Berriot。；马丁·F。；蒙特斯，H。；莫纳里，L。；Sotta，P.，《模型填充弹性体的增强：通过核磁共振测量表征填充弹性体界面的交联密度》，《聚合物》，44，5，1437-1447（2003）
[10] Leu，G.等人。；刘，Y。；Werstler，D。；Cory，D.，弹性体-碳黑相互作用的NMR表征，大分子，376883-6891（2004）
[11] Barbier，D。；D.布朗。；Grillet，A。；Neyertz，S.，通过分子动力学模拟研究的末端官能化PEO低聚物和二氧化硅纳米颗粒之间的界面，Macromolecules，374695-4710（2004）
[12] D.布朗。；马尔卡登，V。；梅勒，P。；Albérola，N.D.，《填料粒度对模型纳米复合材料性能的影响》，大分子，41，4，1499-1511（2008）
[13] D.布朗。；梅勒，P。；Marceau，S。；Albérola，N.D.，《嵌入聚合物基质的模型纳米颗粒的分子动力学研究》，《大分子》，36，4，1395-1406（2003）
[14] 斯塔尔，F。；施罗德，T。；Glotzer，S.，《聚合物熔体与纳米颗粒的分子动力学模拟》，《大分子》，354481-4492（2002）
[15] Odegard，G.M。；克兰西，T.C。；Gates，T.S.，《纳米粒子/聚合物复合材料力学性能建模》，《聚合物》，46，2，553-562（2005）
[16] Ndoro，T.V.M。；Voyiatzis，E。；甘巴里，A。；Theodorou，D.N。；博姆，M.C。；Müller-Plathe，F.，接枝和未接枝二氧化硅纳米粒子与聚苯乙烯基质的界面：原子分子动力学模拟，大分子，44，7，2316-2327（2011）
[17] Ndoro，T.V.M。；博姆，M.C。；Müller-Plathe，F.，接枝和未接枝二氧化硅纳米粒子附近聚苯乙烯链的界面和界面动力学，大分子，45，1，171-179（2012）
[18] 甘巴里，A。；Ndoro，T.V.M。；Leroy，F。；拉希米，M。；博姆，M.C。；Müller-Plathe，F.，《硅-聚苯乙烯纳米复合材料的界面结构：粗颗粒分子动力学研究》，大分子，45,1572-584（2012）
[19] Chen，T。；钱海杰。；Zhu，Y.L。；Lu，Z.，聚苯乙烯和交联聚苯乙烯软纳米粒子复合物界面区的结构和动力学特性，大分子，482751-2760（2015）
[20] Vacatello，M.，《填充固体纳米粒子的聚合物熔体的蒙特卡罗模拟》，大分子，34，6，1946-1952（2001）
[21] Vacatello，M.，《聚合物熔体和固体之间界面的蒙特卡罗模拟》。链刚度的影响，宏观摩尔。理论模拟。，10, 3, 187-195 (2001)
[22] Vacatello，M.，聚合物基纳米复合材料中的分子排列，Macromol。理论模拟。，11, 7, 757-765 (2002)
[23] Vacatello，M.，预测聚合物基纳米复合材料中的分子排列，Macromol。理论模拟。，12, 1, 86-91 (2003)
[24] Vogiatzis，G.G。；Voyiatzis，E。；Theodorou，D.N.，《非热全聚苯乙烯纳米复合体系粗粒模型的蒙特卡罗模拟》，Eur.Polym。J.，47，699-712（2011）
[25] Duan，H.H.L。；Yi，X。；黄，Z。；Wang，J.，预测具有界面效应的多相复合材料有效模量的统一方案。第一部分：理论框架，机械。材料。，39, 81-93 (2007)
[26] Duan，H.H.L。；Yi，X。；黄，Z。；Wang，J.，预测具有界面效应的多相复合材料有效模量的统一方案。第二部分：应用和缩放定律，机械。材料。，39, 94-103 (2007)
[27] Le Quang，H。；He，Q.C.，具有相干非理想界面的弹性非均匀材料的变分原理和界，Mech。材料。，40, 10, 865-884 (2008)
[28] Le Quang，H。；He，Q.C.，具有球形各向异性相的纳米复合材料的尺寸依赖性有效热弹性性能，J.Mech。物理学。固体，55，9，1899-1931（2007）·Zbl 1173.74035号
[29] Shenoy，V.B.，金属fcc晶体表面弹性特性的原子计算，物理。B版，71，第094104条，pp.（2005）
[30] 马尔卡登，V。；D.布朗。；埃尔夫，E。；梅勒，P。；新墨西哥州阿尔贝罗拉。；Zaoui，A.，分子动力学和微观力学方法之间的对抗，以研究聚合物纳米复合材料力学行为的粒度效应，计算。马特。科学。，79, 495-505 (2013)
[31] 帕利瓦尔，B。；Cherkaoui，M.，使用原子-组分界面模型估算纳米复合材料的各向异性弹性特性，国际固体结构杂志。，49, 18, 2424-2438 (2012)
[32] 彭，R。；周，H。；Wang，H。；Mishnaevsky，L.，《纳米增强聚合物复合材料的建模：微观结构对杨氏模量的影响》，计算。马特。科学。，60, 19-31 (2012)
[33] 普法勒，S。；拉希米，M。；波萨特·G。；斯坦曼，P。；缪勒-普拉特，F。；Böhm，M.，一种基于Arlequin的方法，用于耦合非晶聚合物和纳米复合材料的分子动力学和有限元模拟，计算。方法应用。机械。工程，260，109-129（2013）·Zbl 1286.74007号
[34] Vu-Bac，N。；Lahmer，T。；Zhang，Y。；庄，X。；Rabczuk，T.，聚合物纳米复合材料（PNC）界面特性的随机预测，复合材料B，59，80-95（2014）
[35] Vu-Bac，N。；Lahmer，T。；凯特尔，H。；赵，J。；庄，X。；Rabczuk，T.，基于分子动力学模拟的非晶聚乙烯体积特性的随机预测，Mech。材料。，68, 70-84 (2014)
[36] Vu-Bac，N。；Rafiee，R。；庄，X。；Lahmer，T。；Rabczuk，T.，具有相关参数的聚合物纳米复合材料多尺度建模的不确定性量化，复合材料B，68，446-464（2015）
[37] Vu-Bac，N。；Silani，M。；Lahmer，T。；庄，X。；Rabczuk，T.，聚合物纳米复合材料力学性能随机预测的统一框架，计算。马特。科学。，96, 520-535 (2015)
[38] Rizzi，F。；Najm，H.N。；Debusschere，B.J。；Sargsyan，K。；萨卢姆，M。；Adalsteinson，H。；Knio，O.M.，《md模拟中的不确定性量化》。第一部分：正向传播，多尺度模型。模拟。，10, 1428-1459 (2012) ·兹比尔1304.62151
[39] Rizzi，F。；Najm，H.N。；Debusschere，B.J。；Sargsyan，K。；萨卢姆，M。；Adalsteinson，H。；Knio，O.M.，《md模拟中的不确定性量化》。第二部分：力场参数的贝叶斯推断，多尺度模型。模拟。，10, 1460-1492 (2012) ·Zbl 1304.62152号
[40] 萨卢姆，M。；萨尔基相，K。；Jones，R。；Debusschere，H.N。；Najm，B。；Adalsteinson，H.，在原子-连续体模拟中考虑采样噪声的随机多尺度耦合方案，多尺度模型。模拟。，10, 550-584 (2012) ·Zbl 1253.76037号
[41] Chang，S。；Yang，S。；Shin，H。；Cho，M.，具有多分散SiC纳米粒子的环氧基复合材料热弹性行为的多尺度均匀化模型，Compos。结构。，128, 342-353 (2015)
[42] 加西米，H。；Rafiee，R。；庄，X。；Muthu，J。；Rabczuk，T.，使用随机多尺度建模基于元模型的CNT/聚合物复合结构概率优化中的不确定性传播，计算。马特。科学。，85, 295-305 (2014)
[43] Plimpton，S.，《短程分子动力学快速并行算法》，J.Compute。物理。，117, 1, 1-19 (1995) ·Zbl 0830.65120号
[44] Stukowski，A.，使用ovito开放可视化工具Modelling Simul对原子模拟数据进行可视化和分析。马特。科学。工程，18，1，第015012条pp.（2010）
[45] 南卡罗来纳州梅奥。；奥拉夫森，B。；Goddard，W.，《梦想：分子模拟的通用力场》，J.Phys。化学。，94, 8897-8909 (1990)
[46] Binder，K.，《聚合物科学中的蒙特卡罗和分子动力学模拟》（1995），牛津大学出版社
[47] 艾伦，M.P。；Tildesley，D.J.，《液体的计算机模拟》（1989），克拉伦登出版社，牛津·兹比尔0703.68099
[48] Voyiatzis，E。；拉希米，M。；缪勒-普拉特，F。；Böhm，M.，纳米复合材料中聚合物界面的厚度是多少？通过局部应力各向异性和气体溶解度进行探测，《大分子》，47，22，7878-7889（2014）
[49] 西诺达。；Shiga，M。；Mikami，M.，恒定应力下通过分子动力学模拟快速估算弹性常数，Phys。B版，69，第134103条，pp.（2004）
[50] 吉列米诺，J。；Soize，C.，具有对称性的随机场的随机模型和生成器：应用于弹性随机介质的介观建模，多尺度模型。模拟。，11, 3, 840-870 (2013) ·Zbl 1355.74073号
[51] Walpole，L.J.，《三十二类晶体的四阶张量：乘法表》，Proc。R.Soc.伦敦。序列号。A、 391149-179（1984）·Zbl 0521.73005号
[52] Soize，C.，椭圆随机偏微分算子的非高斯正定矩阵值随机场，计算。方法应用。机械。工程，195，1-3，26-64（2006）·Zbl 1093.74065号
[53] Shannon，C.E.，《通信数学理论》，贝尔系统。《技术期刊》，27（1948），379-423/623-659·Zbl 1154.94303号
[54] Jaynes，E.T.，信息理论和统计力学，物理学。修订版，106/108，4/2（1957），620-630/171-190·Zbl 0084.43701号
[55] Soize，C.，结构动力学简化矩阵模型随机不确定性的非参数模型，Probab。工程机械。，15, 3, 277-294 (2000)
[56] 扶正器，B。；Guilleminot，J.，信息理论随机场模型的拉格朗日乘子近似解，SIAM/ASA J.不确定性。数量。（2015），（印刷中）·Zbl 1323.74004号
[57] Soize，C.，《利用最大熵原理构造高维概率分布：随机过程、随机场和随机矩阵的应用》，国际。J.数字。方法工程师，761583-1611（2008）·Zbl 1195.74311号
[58] Verlet，L.，经典流体的计算机“实验”。i.lennard-jones分子的热力学性质，Phys。修订版，159，1，98-103（1967）
[59] De Vogelaere，R.，保持哈密顿方程接触变换性质的积分方法，技术报告4（1956），圣母大学
[60] 海尔，E。；卢比奇，C。；Wanner，G.，《几何-数值积分》。常微分方程的结构保持算法（2002），Springer:Springer-Blin·Zbl 0994.65135号
[61] Burrage，K。；列南，I。；Lythe，G.，二阶随机微分方程的数值方法，SIAM J.Sci。计算。，29, 1, 245-264 (2007) ·Zbl 1144.65004号
[62] 克洛登，P。；Platen，E.，随机微分方程的数值解（1992），Springer:Springer-Blin·Zbl 0925.65261号
[63] Milstein，G。；Tretyakov，M.，《数学物理随机数值》（2004），施普林格出版社·Zbl 1085.60004号
[64] Talay，D.，《随机微分系统的模拟和数值分析：综述》，（Kree，P.；Wedig，W.，《应用物理学中的概率方法》，《应用物理中的概率法》，物理讲义，第451卷（1995），Springer-Verlag），63-106·Zbl 0827.00021号
[65] Papakonstantopoulos，G。；多沙斯塔基斯，M。；Nealey，P.F。；巴拉特，J.-L。；de Pablo，J.，填充聚合物局部机械性能的计算，物理。E版，75，第031803条，pp.（2007）
[66] Riccardi，E。；博姆，M.C。；Müller-Plathe，F.，局部求解泊松比的分子动力学方法：固体-软物质界面的力学描述，Phys。E版，86，第036704条pp.（2012）
[67] Huet，C.，《变分概念在弹性非均质体尺寸效应中的应用》，J.Mech。物理学。固体，38，813-841（1990）
[68] 博内特，M。；Breteau，T。；Gilormini，P.，《材料力学中的均匀化》（2008），ISTE出版社
[69] Ostoja-Starzewski，M.，《材料力学中的微观结构随机性和标度》（2008），查普曼和霍尔CRC·Zbl 1148.74002号
[70] 莫阿赫，M。；Norris，A.N.，《与低对称弹性张量最接近的任意对称性弹性张量》，J.elasticity，85，215-263（2006）·兹比尔1104.74014
[71] 拉希米，M。；Iriarte-Carretero，I。；甘巴里，A。；博姆，M.C。；Muller-Plathe，F.，单轴变形下硅-聚苯乙烯纳米复合材料的力学行为和界面结构，纳米技术，23，30（2012）
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。