直线型和弯曲型纳米碳管特性对纳米复合材料有效力学性能的影响

摘要

在ANSYS平台构建直线型和弯曲型的实心和空心纳米碳管增强陶瓷基复合材料的三维特征体积单元模型.利用双尺度渐近均质化理论计算复合材料的有效力学性能,分析纳米碳管的几何形状和力学特性对复合材料有效刚度的影响.分析结果表明,随着长度和直径的变化,实心纳米碳管与空心纳米碳管增强复合材料的有效力学性能效果差异较大,两者具有不可替代性.而且纳米碳管的各向异性明显导致有效刚度降低,忽略纳米碳管的各向异性会高估复合材料的有效力学性能.此外,纳米碳管的弯曲程度对横向有效弹性模量和有效剪切模量有较显著的影响.正确构建纳米碳管模型,合理选择纳米碳管的形状和尺寸对准确评估纳米碳管增强复合材料的有效力学性能有重要意义.