一个用于准静态到高应变率响应的大变形模型：一种应力增强软聚合物
摘要：聚硼硅氧烷（PBS）是一种具有动态可逆交联的重要的变刚度软聚合物，在自愈感知和驱动、身体和结构保护等应用中有着广泛的用途。其高度速率依赖的响应对于缓冲冲击的结构尤为重要。然而，PBS的大应变响应在准静态到高应变率下尚未被表征。目前还没有能够预测PBS强烈速率依赖的大变形弹性-粘塑性响应的本构模型。为了填补这一空白，我们开发了一种基于微观物理的PBS和类似软聚合物以及具有动态交联的聚合物凝胶的本构模型，以预测它们的大应变、非线性加载-卸载和显著速率依赖的响应。我们对PBS进行了压缩实验，在宽范围的应变率（10^-3 s^-1到10^3 s^-1）下，获得了真实应变为125%的结果。模型可以相当准确地捕捉到PBS在六个数量级的应变率下的响应。我们提出了硼-氧配位键动态交联和高应变率下作为交联机制的临时交缠锁定，其宏观松弛时间尺度分别约为3秒和0.0005秒。我们提出了一种数值更新方法，用于评估动态交联动力学引起的类卷积时间积分。采用涉及三维非均匀变形的实验验证了我们模型和有限元实现的预测能力。这种建模框架可以用于其他与PBS在微观结构上类似的动态交联变刚度软聚合物和聚合物凝胶。
作者：Aditya Konale, Zahra Ahmed, Piyush Wanchoo, Vikas Srivastava
论文ID：2304.04892
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-07-20