含隨機(jī)分布碳納米管樹脂基2D編織復(fù)合材料力學(xué)性能多尺度研究.pdf

1、2D編織復(fù)合材料因其良好的結(jié)構(gòu)整體性、可設(shè)計性和抗沖擊等性能，成為現(xiàn)代飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要選材之一。然而，研究表明：基體性能很大程度控制著2D紡織復(fù)合材料的關(guān)鍵力學(xué)性能。為提升和改善2D紡織復(fù)合材料力學(xué)性能，圍繞樹脂基體材料的改性和增韌研究，已成為提高2D編織復(fù)合材料綜合力學(xué)性能的重要舉措之一。目前，碳納米管因其優(yōu)異的力學(xué)特性，備受復(fù)合材料學(xué)術(shù)界和工業(yè)界高度關(guān)注，其可作為一種重要的增強(qiáng)體用于改性樹脂基體性能。因此，研究含隨機(jī)分布碳納米管

2、樹脂基2D編織復(fù)合材料的力學(xué)性能及增韌機(jī)制，具有重要的學(xué)術(shù)價值和工程意義。
　　本文基于均勻化等效思想和多尺度建模方法，研究了含隨機(jī)分布碳納米管樹脂基2D編織復(fù)合材料彈性性能及影響因素。首先，在納米尺度上，基于碳納米管的實(shí)體纖維等效模型和改進(jìn)的隨機(jī)順序吸附算法，建立了含隨機(jī)分布波形碳納米管增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的幾何模型，基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法，發(fā)展了基于特征胞元的含碳納米管樹脂基參數(shù)化有限元模型，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所建模型的有效性。

3、其次，基于2D編織復(fù)合材料編織工藝，建立了2D二軸1×1編織復(fù)合材料的實(shí)體單胞參數(shù)化模型，采用均勻化等效思想，嵌入含隨機(jī)分布碳納米管樹脂基體材料等效本構(gòu)，結(jié)合周期性邊界條件，建立了基于細(xì)觀胞元的2D編織復(fù)合材料彈性性能有限元分析模型，詳盡分析了含碳納米管改性樹脂對2D編織復(fù)合材料彈性性能的影響，經(jīng)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，證明了模型的合理有效性。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)樹脂基體中碳米管直徑為30納米、體積分?jǐn)?shù)為0.5％時，2D二軸1×1編織復(fù)合材料橫向彈性性