PVDF单轴拉伸的第一性原理和分子动力学模拟

为得到聚偏二氟乙烯(PVDF)的大变形拉伸特性,应用第一性原理方法模拟了β相PVDF分子链的在单轴拉伸下的能量及构型变化,得到了β相分子链拉伸过程中发生断裂时的临界键长、临界断裂能量、临界拉力以及分子链弹性系数的变化规律．接着用一种新颖的方法构造了无定形PVDF的立方元胞模型并用于单轴拉伸的分子动力学模拟．模拟中分别考虑链不被拉断和链允许被拉断两种情况．第1种情况下,拉伸应变率分别为1010,109和108s-1,得到了应力应变关系和构型变化;第2种情况下,拉伸应变率分别为109s-1,5×108s-1和准静态,得到了应力应变关系和断裂前后的构型．同时分析了一些关键的形变信息和影响模拟结果的一些关键因素．模拟结果表明,不仅对于理解PVDF的拉伸变形机制具有较重要意义,而且对于其他无定形材料的拉伸模拟具有参考价值．