Analysis of elastic deformation of amorphous polyethylene in uniaxial tensile test by using molecular dynamics simulation

In this paper, the linear elastic response to uniaxial tension of amorphous polyethylene was investigated by using Molecular Dynamics (MD) simulation. The polymeric system was initiated using a Monte Carlo-based technique and then equilibrated by a relaxation sequence at temperature of 100 K under a NPT control. Uniaxial tension test was carried out by modifying the corresponding component of the pressure tensor, with a loading rate of 0.5 bar/ps. The results showed that at 100 K (which is smaller than the glass transition temperature), the amorphous polymeric material exhibited a linear elastic response to uniaxial tension. The obtained Young’s modulus and Poisson’s ratio were also compared with values reported in the literature. Finally, parametric studies were performed on the stress-strain curve as a function of loading axis, number of chains and number of monomer units, respectively.

W pracy przeprowadzono badania metodą dynamiki molekularnej sprężystej odpowiedzi amorficznego polietylenu w osiowosymetrycznej próbie rozciągania. System polimetryczny został zainicjowany metodą Monte Carlo a następnie zrównoważony poprzez relaksację w temperaturze 100 K ze sterowaniem NPT. Próby rozciągania przeprowadzono poprzez zmodyfikowanie odpowiedniej składowej tensora naprężeń, przyjmując prędkość obciążania 0.5 bar/ps. Wyniki wykazały, że w temperaturze 100 K (która jest niższa od temperatury zeszklenia), amorficzny polimer wykazuje liniową sprężystość w próbie rozciągania. Wyznaczone wartości modułu Younga i współczynnika Poissona zostały porównane z danymi literaturowymi. Wreszcie przeprowadzono parametryczną ocenę krzywych naprężenieodkształcenie w zależności od kierunku obciążenia, liczby łańcuchów oraz liczby jednostek monomeru.