橡胶高分子复合材料的力学行为及性能研究
发布时间：2021-04-14 16:42
航空轮胎在高速高负载的工况下服役,承载着飞机的起飞着陆,对干线客机的安全稳定性和军用战斗机的地面灵活操控性都起着至关重要的作用。因此对高性能航空轮胎的研究一直是国际上研究的热点。优化胶料配方,提升航空轮胎橡胶的力学性能是提高轮胎的工作性能、安全性和延长轮胎服役寿命的关键因素。用实验研究橡胶复合材料的力学性能很难考察单方面因素的影响,有限元分析需要首先获得新型材料的力学常数,无法根据需要设计研究新型的橡胶复合材料。分子动力学模拟从原子间相互作用势出发,建立新材料的原子结构模型,计算新型材料的各项性质。本文利用Materials Studio软件,分别建立了不同聚合度的聚异戊二烯（Poly-Isoprene）分子链模型和碳纳米管（CNT）模型,并进行了以下计算分析:（1）根据不同聚合度分子链所包含的原子数目,建立加载了不同分子链数目的非晶盒子模型（保证模拟盒子内原子总数在1万以上）,对模型进行优化计算,得到不同聚合度模型的密度和弹性力学参数。对计算结果进行分析,得出最适合用来模拟聚异戊二烯性质的聚合度。（2）依据筛选出的聚合度,建立原子数目减半的模型（原子总数在5000左右）,计算不同温度...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维周期性边界条件与最近邻像约定如图1-2所示，以二维周期性边界条件为例，计算粒子A与P之间的距离时，通过最近邻像变换得到A与I之间的距离
受欢迎的原因。对于能量守恒的计算来说，速度也很重要，可通过下式得出 r rv 2t t t ttt 断误差是 2O t 而不再是 4O t 。为了矫正此缺点，另一种]弥补了此项不足。子动力学模拟在高聚物中的应用简单流体，只需要考虑系统的一个微小区域就可以包括全原，例如双原子分子只需要一个包含 103个原子的模拟盒子就学及物理性质，因为简单流体在 10 的尺度上就已经表现出于无规长链聚合物，情况则完全不同，一条单链的结构尺度1 ）到关联长度（≈10 ）再到线团半径（≈100 ），不同的很大，以聚乙烯为例如图 1-2 所示[22]。
图 1-4 剪切过程的中后期状态（a）纯的 NBR 基体（b）CNT/NBR 复合材料由上图可知，在 CNT/NBR 复合材料中，NBR 分子链被粘合在 CNT 周围，比纯的 NBR 基体形成更强的结构粘结。相比较而言，纯的 NBR 基体在 Fe 原子层剪切载荷的作用下变形较大。因此，引入 CNT 可以使聚合物有更好地抗剪切变形性能。Akhileshwar Singh 等[31]研究了添加不同手性矢量的 CNT 纳米填料对以聚乙烯（PE）为基体的复合材料的力学性能影响，以及不同复合材料力学性能对温度的依赖性。采用第二代 PCFF 力场，绘制施加轴向载荷下的不同温度的应力应变曲线，得到弹性模量；通过密度-温度曲线得出聚乙烯基体和不同复合材料的玻璃化转变温度。结果表明，添加 CNT 的手性越大，复合材料的杨氏模量越大；并且提高了聚乙烯基体的玻璃化转变温度。相比较基体，各向力学物理性能都得到了大幅度提升。B.Frick 和 D. Richter 等[32]利用中子散射实验从微观动力学角度研究了分子
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然橡胶/反式丁戊橡胶共混物在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用[J]. 李京超,卢咏来,金振涣,陈家辉,楼齐淼,程侠挺,张立群. 高分子材料科学与工程. 2018(09)
[2]子午线航空轮胎现状与发展趋势[J]. 关伟平. 现代橡胶技术. 2016(06)
[3]航空轮胎爆破的原因分析及其预防措施[J]. 周应求. 特种橡胶制品. 1981(02)
博士论文
[1]线型高分子在纳米颗粒的受限环境中的静态和动力学特性[D]. Dessalegne Adamu Tsehay.浙江大学 2018
[2]帘线增强橡胶复合材料多层次微结构特征及力学行为研究[D]. 柴栋梁.哈尔滨工业大学 2017
[3]天然橡胶纳米复合材料的疲劳失效和滞后温升性能热力耦合的模拟研究[D]. 李凡珠.北京化工大学 2017
[4]顺式聚异戊二烯的网络结构设计及性能效应[D]. 刘杰.华南理工大学 2017
本文编号：3137661
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
二维周期性边界条件与最近邻像约定如图1-2所示，以二维周期性边界条件为例，计算粒子A与P之间的距离时，通过最近邻像变换得到A与I之间的距离
受欢迎的原因。对于能量守恒的计算来说，速度也很重要，可通过下式得出 r rv 2t t t ttt 断误差是 2O t 而不再是 4O t 。为了矫正此缺点，另一种]弥补了此项不足。子动力学模拟在高聚物中的应用简单流体，只需要考虑系统的一个微小区域就可以包括全原，例如双原子分子只需要一个包含 103个原子的模拟盒子就学及物理性质，因为简单流体在 10 的尺度上就已经表现出于无规长链聚合物，情况则完全不同，一条单链的结构尺度1 ）到关联长度（≈10 ）再到线团半径（≈100 ），不同的很大，以聚乙烯为例如图 1-2 所示[22]。
图 1-4 剪切过程的中后期状态（a）纯的 NBR 基体（b）CNT/NBR 复合材料由上图可知，在 CNT/NBR 复合材料中，NBR 分子链被粘合在 CNT 周围，比纯的 NBR 基体形成更强的结构粘结。相比较而言，纯的 NBR 基体在 Fe 原子层剪切载荷的作用下变形较大。因此，引入 CNT 可以使聚合物有更好地抗剪切变形性能。Akhileshwar Singh 等[31]研究了添加不同手性矢量的 CNT 纳米填料对以聚乙烯（PE）为基体的复合材料的力学性能影响，以及不同复合材料力学性能对温度的依赖性。采用第二代 PCFF 力场，绘制施加轴向载荷下的不同温度的应力应变曲线，得到弹性模量；通过密度-温度曲线得出聚乙烯基体和不同复合材料的玻璃化转变温度。结果表明，添加 CNT 的手性越大，复合材料的杨氏模量越大；并且提高了聚乙烯基体的玻璃化转变温度。相比较基体，各向力学物理性能都得到了大幅度提升。B.Frick 和 D. Richter 等[32]利用中子散射实验从微观动力学角度研究了分子
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然橡胶/反式丁戊橡胶共混物在全钢子午线轮胎胎面胶中的应用[J]. 李京超,卢咏来,金振涣,陈家辉,楼齐淼,程侠挺,张立群. 高分子材料科学与工程. 2018(09)
[2]子午线航空轮胎现状与发展趋势[J]. 关伟平. 现代橡胶技术. 2016(06)
[3]航空轮胎爆破的原因分析及其预防措施[J]. 周应求. 特种橡胶制品. 1981(02)
博士论文
[1]线型高分子在纳米颗粒的受限环境中的静态和动力学特性[D]. Dessalegne Adamu Tsehay.浙江大学 2018
[2]帘线增强橡胶复合材料多层次微结构特征及力学行为研究[D]. 柴栋梁.哈尔滨工业大学 2017
[3]天然橡胶纳米复合材料的疲劳失效和滞后温升性能热力耦合的模拟研究[D]. 李凡珠.北京化工大学 2017
[4]顺式聚异戊二烯的网络结构设计及性能效应[D]. 刘杰.华南理工大学 2017
本文编号：3137661
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