万萍

摘 要：本文分别从模型构造和模拟方法上介绍了黏弹性牛顿流体模型、分子动力学模型、质点动力学模型和气泡挤压模型等四种模拟方法。并基于有限元分析方法借助于ANSYS Workbench软件对纳米压印过程中二维的胶体流动变形过程进行模拟分析。胶体在进行流动变形时，采用Mooney-Rivlin模型表征胶体的机械性能，并使用非线性超弹性材料模型进行建模求解。

关键词：胶体流动；弹性牛顿流体模型；Mooney-Riviln模型；纳米压印；模拟方法

中图分类号：TG58 文献标识码：A

1 引言

较早的纳米压印模拟是把高分子聚合物作为黏弹性牛顿流体或者非线性弹性固体。非线性弹性固体模型是用市场上可以买到的MARC程序所编辑的Moony-Rivlin模型，依靠有限元法和矩阵平面应变原理，在玻璃化转变温度以上的时候将聚合物模拟成弹性橡胶。黏弹性牛顿流体模型是运用商业计算流体动力学软件CFD-ACE，运用有限体积理论，在欧拉网格的基础上运用流体体积函数（VOF）理论来追踪聚合物边界的变形情况。

2 四种模拟方法

2.1 黏弹性牛顿流体模型

黏弹性流体模型有很多类，最为常用的是流体体积函数（VOF）模型：把函数定义为目标流体的体积与网格体积的比值，通过该函数在每个网格上的值就可以实现对运动界面的追踪。自由边界或者可移动边界理论GOMA模型是在拉格朗日欧拉耦合（ALE）坐标系下对流体聚合物和固体压印模进行分别建模，从而使流体聚合物与固体压印模在运动过中能够相互独立，以此来实现大的边界自由变形运动。……