摘 要高分子材料的性能与材料的结构和分子的运动有关，分子的运动受到外部环境的影响。目前有很多研究者通过实验的方式研究高分子材料的结构、外部环境对高分子材料力学性能的影响，高分子材料的某些微观结构不易控制，无法通过实验的方式进行研究，同时实验不能在微观层面上研究高分子材料的分子运动。为了解决这些问题，本文使用计算机模拟方式来探究微观结构和外界条件对聚乙烯体系力学性能的影响。（1）本文首先使用蒙地卡罗方法建立半晶态聚乙烯模型，半晶态聚乙烯模型分为晶区和非晶区。晶区中的聚乙烯链的结构为结晶茎，非晶区中聚乙烯链的结构为桥结构、尾结构和圈结构。研究发现，非晶区在 NVT系综下进行弛豫的过程中，尾结构中粒子的数量逐渐减少，桥结构的数量逐渐增大，桥结构中粒子的数量逐渐减少，圈结构的数量逐渐增大，圈结构中粒子的数量逐渐增大。（2）为了研究了初始结构对聚乙烯拉伸过程中力学性能的影响。使用蒙地卡罗方法建立 20 个半晶态聚乙烯模型，并在温度为 350K 和压力位1 个大气压的条件下进行模拟，研究发现，当存在桥结构时，在应力软化阶段，相同的应变条件下会受到更大的应力；当桥结构数量一定时，初始缠结度越大，弹性模量越小，屈服极限越大；当桥结构数量一定时，初始链取向度越大，弹性模量越大。此外，通过建立结晶度不同的聚乙烯模型进行分子动力学模拟发现，结晶度越高，聚乙烯的弹性模量、屈服极限和应力软化阶段所受到的应力均会增大。（3）为了探究拉伸速率对聚乙烯拉伸过程的影响，本文使用 5×106s-1、107s-1、5×107s-1、2.5×108s-1四种拉伸速率分别对 10 个半晶态聚乙烯模型进行拉伸，研究发现，可以将四种拉伸速率分为两类，即高速拉伸速率和低速拉伸速率，当拉伸速率比较低时会出现熔融再结晶现象，当拉伸速率比较高时会出现空穴现象，拉伸速率越大，聚乙烯体系的弹性模量越大，同时对拉伸过程中的结晶度、缠结度、取向度进行分析，揭示拉伸速率对聚乙烯拉伸过程中微观结构的影响。为了探究温度对拉伸过程的影响，本文使用250K、275K、300K、325K、350K 五种温度下对 15 个半晶态聚乙烯模型进行拉伸，研究发现，温度越高，弹性模量越小，屈服极限越低，且在应力软化阶段前期，晶区发生滑移，转化为非晶区的现象就越明显，同时对拉伸过程中的键长、键角、二面角、缠结度、取向度进行分析，揭示温度对拉伸过程中微观结构的影响。关键字：分子动力学模拟；半晶态聚乙烯；拉伸速率；...
