拉伸断裂模拟的细胞自动机模型以及尺寸效应研究

材料的损伤和破坏被称为力学中最复杂、最困难的难题。但是工程实践和所发生的工程灾害迫切地需要深入地研究材料损伤破坏机制,以解决并控制这些重大工程灾害地发生。大量的研究证明,材料的损伤和破坏都是从其微缺陷处起裂、扩展、贯通直至最后破坏的,因此材料的非均质性是造成材料破坏复杂性的一个重要原因。模拟岩石等非均质材料破坏过程的细胞自动机模型,充分考虑材料的非均质性,模拟了其拉伸断裂过程,研究了试验中所出现的尺寸效应现象,数值模拟结果与试验结果保持了较好的一致性。

原胶原分子间的交联结构拉伸力学特性的量子化学计算模拟

目的了解成骨过程胶原分子组装结构的力学特性;方法采用量子化学计算软件模拟骨I型胶原中的赖氨酸残基-羟赖氨酸残基醛缩交联结构的拉伸力-位移关系。结果模拟结果显示:拉伸力-位移曲线为非线性;初始能量优化后,连接结构分子体系两α碳原子间的起始距离(两端无约束)为10.05?,伸长率达到约130%后,有一个较明显的转折,之后曲线斜率明显高于其前半段;断裂时长度为16.05?;断裂时力值达到最大,为5622pN;断裂发生在羟赖氨酸残基α碳原子和β碳原子间的单键;结论该研究结果为I型胶原分子二元交联结构(bivalentcross-link)的拉伸力学特性提供了一种理论预测,有待实验确证。