Las simulaciones de dinámica molecular correlacionan los cambios en las propiedades mecánicas de la alúmina con los vacíos atómicos bajo carga de tensión triaxial
Autores: Chang, Junhao; Chen, Zengtao; Hogan, James D.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Las simulaciones de dinámica molecular correlacionan los cambios en las propiedades mecánicas de la alúmina con los vacíos atómicos bajo carga de tensión triaxial
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Simulación de procesos industriales
Palabras clave
Funcionalización
Cerámicas nanoporosas
Propiedades mecánicas
Carga multiaxial
Resistencia a la fractura
Simulaciones de dinámica molecular
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La funcionalización de cerámicas nanoporosas para aplicaciones en salud y defensa requiere el estudio de los efectos de las estructuras geométricas en sus propiedades mecánicas fundamentales. Sin embargo, existe una falta de investigación sobre su rigidez y resistencia a la fractura a lo largo de diversas direcciones bajo condiciones de carga multiaxial, particularmente con la presencia de huecos típicos en los modelos. En este estudio, se seleccionaron y validaron meticulosamente modelos atómicos precisos y propiedades correspondientes para una investigación adicional. Se realizaron comparaciones entre propiedades geométricas y elásticas de materiales típicos con resultados medidos para garantizar la fiabilidad de los modelos seleccionados. El comportamiento mecánico de la alúmina nanoporosa bajo estiramiento multiaxial fue explorado a través de simulaciones de dinámica molecular. Los resultados indicaron que la rigidez de las cerámicas de alúmina nanoporosa bajo tensión uniaxial era mayor, mientras que la resistencia a la fractura era menor en comparación con la carga multiaxial. La fractura de cerámicas nanoporosas bajo estiramiento multiaxial estaba principalmente dominada por la extensión de huecos y grietas, la fractura de enlaces atómicos y el agrietamiento con diferentes orientaciones. Además, se encontró que los efectos de aumentar las velocidades de deformación en la fracción de volumen de huecos eran similares en diferentes radios iniciales. También se descubrió que el aumento de las tasas de carga de tensión tenía mayores efectos en la disminución de la deformación de fractura. Estos hallazgos brindan una mayor comprensión de los mecanismos de fractura de cerámicas nanoporosas bajo estados de carga complejos, lo que también puede contribuir al desarrollo de modelos a mayor escala en el futuro.
Descripción
La funcionalización de cerámicas nanoporosas para aplicaciones en salud y defensa requiere el estudio de los efectos de las estructuras geométricas en sus propiedades mecánicas fundamentales. Sin embargo, existe una falta de investigación sobre su rigidez y resistencia a la fractura a lo largo de diversas direcciones bajo condiciones de carga multiaxial, particularmente con la presencia de huecos típicos en los modelos. En este estudio, se seleccionaron y validaron meticulosamente modelos atómicos precisos y propiedades correspondientes para una investigación adicional. Se realizaron comparaciones entre propiedades geométricas y elásticas de materiales típicos con resultados medidos para garantizar la fiabilidad de los modelos seleccionados. El comportamiento mecánico de la alúmina nanoporosa bajo estiramiento multiaxial fue explorado a través de simulaciones de dinámica molecular. Los resultados indicaron que la rigidez de las cerámicas de alúmina nanoporosa bajo tensión uniaxial era mayor, mientras que la resistencia a la fractura era menor en comparación con la carga multiaxial. La fractura de cerámicas nanoporosas bajo estiramiento multiaxial estaba principalmente dominada por la extensión de huecos y grietas, la fractura de enlaces atómicos y el agrietamiento con diferentes orientaciones. Además, se encontró que los efectos de aumentar las velocidades de deformación en la fracción de volumen de huecos eran similares en diferentes radios iniciales. También se descubrió que el aumento de las tasas de carga de tensión tenía mayores efectos en la disminución de la deformación de fractura. Estos hallazgos brindan una mayor comprensión de los mecanismos de fractura de cerámicas nanoporosas bajo estados de carga complejos, lo que también puede contribuir al desarrollo de modelos a mayor escala en el futuro.