含边界裂缝金刚石烯抗拉特性和破坏机理

金刚石烯因其优异的物理性质,近些年来备受科学家们关注.然而由于目前技术的限制,金刚石烯在制备过程中难免出现缺陷.本文采用分子动力学方法,研究了边界裂缝对金刚石烯抗拉特性和破坏机理的影响.结果表明,裂缝的存在导致金刚石烯的抗拉性能大幅度削弱,含边界裂缝金刚石烯的弹性模量、起裂应变和起裂应力均小于无裂缝金刚石烯.破坏模式方面,无裂缝金刚石烯的破坏从移动端附近开始,含边界裂缝金刚石烯的破坏从裂缝尖端开始.无裂缝金刚石烯在达到起裂应变后,无需继续增大荷载即形成贯穿裂缝,完全失去承载能力;含边界裂缝金刚石烯在达到起裂应变后,仍需继续施加荷载,裂缝经过多次延伸后,形成贯穿裂缝,导致其完全失去承载能力.裂缝位置、长度和方向的改变也会使含裂缝金刚石烯的抗拉特性和破坏机理发生变化.另外,含边界裂缝金刚石烯的抗拉特性对温度有着明显的依赖性,当温度升高时,含边界裂缝金刚石烯的抗拉特性显著下降.     

基于三维随机细观模型的沥青混合料断裂行为研究

为了从细观层次研究沥青混合料内部损伤失效机理,采用三维激光扫描技术获取真实集料三维形态信息,根据其形态特征参数提出一种三维随机凹凸型集料建模方法,并构建三维虚拟集料库。使用Monte Carlo方法构建AC-13三维虚拟试件,利用多刚体动力学方法模拟试件压实过程。采用截面算法获取沥青混合料二维细观模型,在模型有效性和准确性得到验证的基础上利用该模型开展虚拟间接拉伸试验,运用内聚力模型和广义Maxwell模型表征沥青混合料断裂行为和黏弹特性,引入断裂损伤指标D_m量化其内部损伤,并利用虚拟试验探讨温度对沥青混合料断裂行为的影响。结果表明,在宏观层次,主裂纹不受温度影响,沿着粗集料的边界逐渐发展直至试件破坏;在细观层次,相较于沥青内部界面单元,沥青-集料界面单元更易出现损伤,更快达到损伤失效点,且受温度影响显著。