基于剪切滯后模型的碳納米管復(fù)合材料界面應(yīng)力分析.pdf

1、碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料是當(dāng)前材料科學(xué)研究的焦點(diǎn),碳納米管能夠起到增強(qiáng)復(fù)合材料的一個(gè)關(guān)鍵因素是傳遞荷載的接觸界面,深入探討碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料的界面應(yīng)力傳遞規(guī)律將對(duì)其發(fā)展及應(yīng)用起到促進(jìn)作用。復(fù)合材料的剪切滯后模型大多采用完全粘結(jié)(perfect bonding)的代表性體積單元(Representative Volume Element),并且使用的是兩端只受軸向正應(yīng)力作用的代表性體積單元,這些假設(shè)與實(shí)際情況不完全相符。
　　因此,本

2、論文將建立代表性體積單元外表面上受軸對(duì)稱均勻剪切應(yīng)力作用,并且碳納米管與基體接觸界面不完全粘結(jié)的剪切滯后模型,這樣更與實(shí)際情況相接近。利用有限元建立碳納米管與基體材料組成的復(fù)合材料模型,計(jì)算了基體表面剪切應(yīng)力以及表觀率對(duì)代表性體積單元界面應(yīng)力的影響。將有限元結(jié)果與建立的剪切滯后模型進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)剪切模型Ⅰ和Ⅱ都能夠有效的預(yù)測(cè)數(shù)值結(jié)果。本論文主要結(jié)論:
　　(1)利用代表性體積單元的剪切滯后模型得到:外表面剪切應(yīng)力荷載對(duì)代表性體積單

3、元的影響比只受到端部軸向正應(yīng)力作用的影響大很多。所以要盡量防止或者降低代表性體積單元表面受到剪切荷載的作用,否則很容易使代表性體積單元達(dá)到極限荷載而遭到破壞。如果在基體中添加適量的碳納米管材料,就能很好的幫助基體抵抗這種外剪切荷載的影響。
　　(2)復(fù)合材料中的基體與碳納米管接觸程度及摩擦系數(shù)是影響碳納米管能否起到增強(qiáng)基體作用的兩個(gè)非常重要的因素。所以在制作碳納米管與基體結(jié)合的過程中,使其達(dá)到接近完全粘結(jié),即使接觸面的摩擦系數(shù)相對(duì)