Molecular dynamics (MD) simulations of nucleation and growth of voids in stretched liquid was performed. The liquid with the Lennard − Jones potential was studied. Rate of homogeneous nucleation as a function of pressure and temperature was calculated by averaging lifetimes of homogeneous phase over an ensemble of MD runs. The dependence of nucleation rate on pressure and temperature found from MD simulations is compared to the predictions of the classical theory of homogeneous nucleation. Simulation of the initial period of the spherical void growth was performed, and pressure dependence of growth rate was calculated for two temperatures. A kinetic model of fracture of liquid under tensile loading is suggested. It relates the total volume of cavities at a given time to the kinetic characteristics of the nucleation and growth which were found in MD simulations for single voids. The results of the calculations using the model and MD simulations are in good agreement with the experimental data on hexane and reveal weak dependence of the spall strength on the strain rate.
Проведено молекулярно-динамическое (МД) моделирование процессов зарождения и роста полостей в рас- тянутой жидкости. Исследована жидкость с межчастичным потенциалом Леннарда − Джонса. Моделировался процесс гомогенного зарождения полостей в ячейке постоянного объема, находящейся при фиксированной температуре. На основе усреднения времени жизни гомогенной фазы по ансамблю МД-траекторий была определена частота нуклеации в зависимости от давления и температуры. Сделано сопоставление полученной зависимости с классической теорией гомогенной нуклеации. Произведено моделирование начального этапа роста сферической полости, определена зависимость скорости роста от давления вдоль двух изотерм. Предложена кинетическая модель разрушения жидкости при растяжении с постоянной скоростью. Она связывает объем пор в произвольный момент времени с кинетическими характеристиками зарождения и роста, определенными в МД-расчетах для единичных полостей. Рассчитанная на основе такой модели (по данным МД- моделирования) откольная прочность слабо зависит от скорости растяжения. Результаты расчетов хорошо соответствуют экспериментальным данным для гексана.
молекулярно-динамическое моделирование, модель разрушения жидкости, скорость растяжения, гомогенная фаза
