空間環(huán)境下PVDF-POSS納米復合材料的損傷行為研究.pdf

1、隨著航空航天技術的發(fā)展，PVDF材料廣泛地運用于航空航天事業(yè)中。為了提高PVDF材料在太空中的抗氧化性能，POSS材料摻雜到PVDF材料取得了良好的抗氧化性能，本文研究PVDF/POSS材料在空間環(huán)境下的損傷行為。采用ABAQUS軟件模擬PVDF/POSS材料拉伸、彎曲的損傷行為，同時采用LAMMPS軟件模擬PVDF/POSS材料在氧原子輻射作用下的損傷行為。探討POSS材料對于PVDF材料的損傷行為的影響，同時討論在拉伸和彎曲的作用下

2、POSS含量的多少對損傷作用的影響大小。
　　拉伸和彎曲作用的損傷采用考慮內聚力單元的ABAQUS軟件來模擬，建立內聚力單元并通過MATLAB軟件處理插入實體單元之間，各單元參數(shù)是采用理論推導與實驗結合的方式來確定。通過細觀力學推導的顆粒復合材料均勻化方法來求解顆粒的力學參數(shù)，運用斷裂韌性與參數(shù)間關系確定材料中顆粒內聚力單元和基體內聚力單元的模型參數(shù)。拉伸模型模擬結果與實驗結果對比驗證參數(shù)選取的正確性。結合模擬結果采用損傷破壞的面

3、積、初始損傷時間、損傷破壞速度三個方面分析模擬結果，表明POSS材料的摻雜對于PVDF材料損傷有一定影響，隨著POSS含量的增加(POSS質量分數(shù)在5％以內)對于PVDF材料損傷行為抑制作用增強。當質量分數(shù)大于5%的POSS單體摻雜時(只考慮質量分數(shù)小于8%)，對于PVDF材料的損傷的抑制作用反而減弱。
　　采用LLAMMPS軟件模擬PVDF/POSS材料在氧原子輻射作用下?lián)p傷行為，通過MATERIAL STUDIO軟件建立分子元

4、胞，優(yōu)化能量得到元胞理想結構。選擇周期性邊界條件并結合ReaxFF分子立場求解在NpT系綜下的平衡構型，最后結合 NVE系綜模擬氧原子輻射作用。針對于模擬結果采用高能原子氧帶來PVDF/POSS材料溫度升高、高能粒子物理沖刷產生材料質量損失、強氧化性的原子氧與材料發(fā)生化學反應生成揮發(fā)產物帶來質量損失三個方面來研究氧原子的輻射作用。最后得到結論，POSS能有效阻止氧原子與PVDF的反應，并能使其反射，從而保護了基底材料免于高速原子氧的氧化