本課題的內容主要圍繞聚合物凝膠溶脹的非平衡態(tài)熱力學理論模型展開,并針對凝膠在溶脹和退溶脹過程中模量隨高分子體積分數(shù)變化的標度律加以修正,利用開源有限元平臺結合上述理論研究了一些有趣的凝膠溶脹現(xiàn)象。對于化學凝膠溶脹的非平衡態(tài)熱力學理論,回顧介紹了經(jīng)典的化學凝膠溶脹理論,在此基礎上推導出有限元建模的控制方程,并在開源平臺FEniCS上實現(xiàn)了凝膠溶脹仿真程序。其次,本課題還將最近發(fā)表的水凝膠溶脹與退溶脹過程中的標度律擴展到描述復雜構型凝膠結構在力化學耦合作用下行為的連續(xù)介質場論,并進行了有限元實現(xiàn)。將開源有限元平臺FEniCS應用于研究上述化學凝膠溶脹的非平衡態(tài)熱力學理論,利用上述推導出有限元建模的控制方程建立相關的FEniCS化學凝膠溶脹模型,并在上述程序的基礎上進行擴展應用:將標度律修正的水凝膠場論應用到化學凝膠溶脹FEniCS二維模型中,與經(jīng)典Flory-Huggins理論以及COMSOL模型的結果進行比較;結合FEniCS建模研究水凝膠薄膜溶脹過程中的起皺現(xiàn)象;結合FEniCS建模研究不對稱截面化學凝膠長條溶脹動力學行為。FEniCS非常適合處理多物理場耦合的有限元問題,相比商用軟件...

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：碩士

圖2-1力學性能增強的工程水凝膠：人們在改進水凝膠的機械性能以及使其剪切變薄、自愈和響應性方面取得了進展，還開發(fā)了技術來控制水凝膠的形狀和結構[30]

圖2-2水凝膠的交聯(lián)方式[30]

圖2-3水凝膠的分類(4)根據(jù)水凝膠聚合物網(wǎng)絡的孔徑大小分類

圖2-4單體在引發(fā)劑和交聯(lián)劑作用下形成聚合物網(wǎng)絡[67]

本文編號：3889124