纳米颗粒增强复合材料热力学性能影响因素的理论研究

发布时间：2024-06-10 22:58

　　纳米颗粒增强复合材料具有很多传统单一材料无法比拟的优良性能,在现今的各个领域有了越来越多的应用。但是因为纳米颗粒自身的性质,纳米颗粒通常会在基体中发生团聚的现象,其会对复合材料整体的热力学性能产生较为明显的影响;同样,基体与夹杂体之间形成的间相层对颗粒增强复合材料整体的热力学性能也会产生不可忽视的影响。本文基于细观力学的研究方法,进行了颗粒增强复合材料热力学性能影响因素的理论研究。本文选取几种纳米颗粒作为增强材料,环氧树脂聚合物作为基体材料。以增强材料的自身尺寸、分布状态以及间相情况作为出发点,采用细观力学中的等效夹杂理论和Mori-Tanaka理论等方法对纳米颗粒增强复合材料热力学性能进行了分析和研究。根据纳米颗粒的团聚机理,建立了纳米颗粒团聚情况的细观力学模型。将复合材料各部分进行重新划分:发生团聚现象的纳米颗粒视为球形夹杂,未发生团聚且均匀分散在基体中的纳米颗粒与部分原始基体视为新的假想基体。首先引入两个团聚参数来表征纳米颗粒的团聚程度,结合Mori-Tanaka方法,推导纳米颗粒增强复合材料热膨胀系数的表达式,预测不同团聚程度对纳米颗粒增强复合材料热膨胀系数的影响;其次引入孔隙...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-2Mori-Tananka整体

第2章复合材料细观力学基本原理-9-接下来利用Eshelby相变问题对上述问题来求解。在远场均匀应力0ij的作用下，无限大均匀弹性体中的增强相夹杂内引发本征应变ij，ij还会引发扰动应力、扰动应变，则此时弹性体内外的应力场应满足：000ijijijklklklijL（2-7）00....

图2-3等效均质材料模型

燕山大学工学硕士学位论文-10-料属性相同，并且二者具有相同的边界条件，如图2-3所示。图2-3等效均质材料模型000ijijklklL（2-11）式中0ij——边界上所受到的远场均匀应力张量；0kl——只有基体存在时，在均匀应力作用下产生的均匀应变张量；0ijklL——基体的弹....

图3-1纳米颗粒团聚的电子显微照片[49]：a）比

燕山大学工学硕士学位论文-16-a）b）图3-1纳米颗粒团聚的电子显微照片[49]：a）比表面积为3802m/g的气相二氧化硅纳米颗粒；b）掺杂有2%体积分数a）颗粒的聚乙烯基复合材料3.2.1颗粒团聚模型从图3-1可知，纳米颗粒有较为明显的团聚现象。本节将提出一个较为合理的模型....

图3-3在纵横比为13123a/a,aaa的基体中沿1x方向的单向椭球夹杂

第3章纳米颗粒增强材料热膨胀系数的影响因素-17-夹杂13123a/a,aaa，其中1a是1x方向上夹杂物的半径，其它尺寸可以容易地定义，如图3-3所示。图3-3在纵横比为13123a/a,aaa的基体中沿1x方向的单向椭球夹杂及其坐标系的示意图。3.2.2团聚参数的引入根据以上....

本文编号：3992026