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Erschienen in: Journal of Materials Science 23/2012

01.12.2012

Molecular-level computational investigation of shock-wave mitigation capability of polyurea

verfasst von: M. Grujicic, R. Yavari, J. S. Snipes, S. Ramaswami, J. Runt, J. Tarter, G. Dillon

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 23/2012

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Abstract

Various static and (equilibrium and non-equilibrium) dynamic molecular-level computational methods and tools are utilized in order to investigate the basic shock-wave physics and shock-wave material interactions in polyurea (a nano-phase segregated elastomeric co-polymer). The main goal of this investigation was to establish relationships between the nano-segregated polyurea microstructure (consisting of rod-shaped, discrete, so-called “hard domains” embedded into a highly compliant, so-called soft matrix) and the experimentally established superior capability of this material to disperse and attenuate resident shock waves (e.g., those generated as a result of blast-wave impact). By analyzing molecular-level interactions of the shock waves with polyurea, an attempt was made to identify and quantify main phenomena and viscous/inelastic deformation and microstructure-altering processes taking place at the shock front, which are most likely responsible for the superior shock-mitigation behavior of polyurea. Direct molecular-level simulations of shock-wave generation and propagation in the “strong-shock” regime are utilized in order to construct the appropriate shock-Hugoniot relations (relations which are used in the construction of the associated continuum-level material models). Extension of these relations into the “weak-shock” regime of interest from the traumatic brain injury prevention point of view is also discussed.

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Literatur
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Metadaten
Titel
Molecular-level computational investigation of shock-wave mitigation capability of polyurea
verfasst von
M. Grujicic
R. Yavari
J. S. Snipes
S. Ramaswami
J. Runt
J. Tarter
G. Dillon
Publikationsdatum
01.12.2012
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 23/2012
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-012-6716-4

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