多重双尺度法在含界面层纳米碳管增强复合材料力学性能分析中的应用

编号：NMJS00816

篇名：多重双尺度法在含界面层纳米碳管增强复合材料力学性能分析中的应用

作者：朱文亮; 罗冬梅; 谢永东;

关键词：纳米增强复合材料; 损伤界面; 均质化理论; 多重双尺度法;

机构： 佛山科学技术学院土木与建筑工程系; 华南理工大学土木与建筑系;

摘要： 运用多重双尺度法分析了含界面层纳米碳管增强复合材料的力学性质。首先利用分子结构力学导出纳米框架结构的有效力学性质,取纳米分子结构中的框架结构为特征单元体,用一次均质化理论得到纳米碳管的有效弹性模量,将该纳米碳管等效为连续空心圆筒,与损伤界面组成新的特征单元体再进行第二次均匀化得到新的增强体,计算过程中在界面与基体交界处引入过渡的粘接单元描述可能出现的界面脱粘过程,最后将新增强体和基体组成的特征体积单元进行第三次均匀化得到纳米碳管增强复合材料的有效力学性质,分析了界面特性对宏观有效力学性能的影响。数值结果表明,界面层长厚比及界面层杨氏模量的变化对碳纳米管增强复合材料的弹性模量影响较大,界面相的存在不容忽视。所得结果与经典的Mori-Tanaka法和Halpin-Tsai法进行比较,取得了较好的一致性,验证了多重双尺度法的有效性。