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。本文首先使用蒙特卡洛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。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。使用蒙特卡洛方法建立20个半晶态聚乙烯模型,并在温度为350K和压力为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。为了探究拉伸速率对聚乙烯拉伸过程的影响,本文使用5×10⁶s¹、10⁷s¹、5×10⁷s¹、2.5×10⁸s¹拉伸速率分别对20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。随着拉伸速率的提高,聚乙烯体系的弹性模量和屈服极限逐渐增大,在各自的拉伸范畴内,随着拉伸速率的增大,结晶度、取向度逐渐提高,缠结度逐渐降低。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,晶区受到力的作用而被破坏,转化为非晶区的现象就越明显,同时随着温度的升高,键长逐渐增大,键角、二面角逐渐减小,缠结度逐渐提高、取向度逐渐减小。