[发明专利]一种聚合物基复合材料筛选方法及系统

说明书

本发明提供一种聚合物基复合材料筛选方法及系统，所述方法包括：利用分子动力学仿真软件构建纳米复合材料层状模型；利用分子动力学仿真软件对所述纳米复合材料层状模型进行结构优化，获得平衡模型；对所述平衡模型进行纤维拔出仿真模拟，获得仿真结果；基于绘图软件Origin对所述仿真结果进行数据处理，获得第i个聚合物基复合材料对应的界面性能；从N个聚合物基复合材料对应的界面性能中筛选出最优界面性能对应的聚合物基复合材料。本发明能够快速筛选出不同体系下聚合物基复合材料最优界面性能对应的聚合物基复合材料，避免界面性能研究过程带来的人为误差和实验成本。

技术领域

本发明涉及材料筛选技术领域，特别是涉及一种聚合物基复合材料筛选方法及系统。

背景技术

聚合物基复合材料(PMC)具有比强度大，比模量大，优良的耐疲劳等性能，通过不同的工艺设计，纤维相的选择，使的聚合物基复合材料结构性能具有灵活性的特点，能够满足需求日益复杂、多功能的设备如微电子、航空航天和汽车等各种行业。然而，聚合物基复合材料在应用过程，增强纤维与基体形成的界面由于应力集中和裂纹缺陷，界面容易脱粘，载荷传递能力急剧下降，限制了整个构建安全性能的提高。因此聚合物基复合材料界面性能的研究有着重要的意义。

界面粘接强度是评估界面性能的重要指标，常用的界面粘接强度的方法主要包括微脱粘测试法。上述方法能较准确给出复合材料的微粘接力，通过吸取聚合物至纤维单丝上，固化后将其置于单纤维电子强力仪上，进行微脱粘测试得到界面剪切性能，该方法准确度较高，但过度依赖于纤维直径、纤维包埋长度等精密测试，实验复杂以及样品制备周期长，无法快速完成实验试错过程中的较多实验量，限制了聚合物基复合材料最优界面性能的筛选效率。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种聚合物基复合材料筛选方法及系统，以提高筛选的准确性和快速性。

为实现上述目的，本发明提供了一种聚合物基复合材料筛选方法，所述方法包括：

步骤S1：利用分子动力学仿真软件构建纳米复合材料层状模型；

步骤S2：利用分子动力学仿真软件对所述纳米复合材料层状模型进行结构优化，获得平衡模型；

步骤S3：对所述平衡模型进行纤维拔出仿真模拟，获得仿真结果；

步骤S4：基于绘图软件Origin对所述仿真结果进行数据处理，获得第i个聚合物基复合材料对应的界面性能；

步骤S5：判断i是否大于或等于N；如果i大于或等于N，则执行“步骤S6”；如果i小于N，则令i＝i+1，返回“步骤S1”；其中，N为大于1的正整数；

步骤S6：从N个聚合物基复合材料对应的界面性能中筛选出最优界面性能对应的聚合物基复合材料。

可选地，所述利用分子动力学仿真软件构建纳米复合材料层状模型，具体包括：

步骤S11：利用分子动力学仿真软件构建聚合物模型和增强相模型，所述聚合物模型和所述增强相模型的尺寸相同；

步骤S12：对所述聚合物模型和所述增强相模型分别进行初始化处理；

步骤S13：根据初始化处理后的所述聚合物模型和所述增强相模型构建纳米复合材料层状模型。

可选地，所述利用分子动力学仿真软件对所述纳米复合材料层状模型进行结构优化，获得平衡模型，具体包括：

步骤S21：采用Lennard-Jones势函数表征原子间的相互作用力，设置所述纳米复合材料层状模型的温度和时间步长，进行能量最小化模拟，得到初始模型；

步骤S22：对所述初始模型进行升温动力学弛豫，获得所述平衡模型。

可选地，所述对所述平衡模型进行纤维拔出仿真模拟，获得仿真结果，具体包括：