碳納米管接枝碳纖維復(fù)合材料界面力學(xué)性能及其本構(gòu)關(guān)系.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能與碳纖維和基體的界面粘結(jié)強(qiáng)度有很大關(guān)系，良好的界面結(jié)合能有效地傳遞載荷，從而提高材料的力學(xué)性能，但碳纖維表面呈惰性，比表面積小，表面能低等缺點(diǎn)導(dǎo)致材料界面層間剪切強(qiáng)度低，因此有必要通過某種途徑改善其上述缺陷。目前，改善碳纖維表面缺陷的方法是對碳纖維表面進(jìn)行表面改性處理，從而提高其界面力學(xué)性能。
　　本文采用對碳纖維表面進(jìn)行化學(xué)接枝的方法，得到了將碳納米管接枝到碳纖維的跨尺度增強(qiáng)體復(fù)合材料。并以該復(fù)合材料為研究

2、對象，對其進(jìn)行微脫粘實(shí)驗(yàn)，得到最大層間剪切強(qiáng)度。利用分子模擬方法，分析了其界面微觀分子結(jié)構(gòu)對界面宏觀力學(xué)性能的影響。同時在考慮碳納米管對界面力學(xué)性能影響(納米機(jī)械嚙合作用)的基礎(chǔ)上，建立了一種新型增強(qiáng)體復(fù)合材料的力學(xué)模型，并推導(dǎo)出了其本構(gòu)關(guān)系，分析了界面處碳纖維拉伸應(yīng)力分布以及層間剪應(yīng)力分布。
　　微脫粘實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，碳納米管接枝碳纖維復(fù)合材料界面剪切強(qiáng)度為106.55MPa，比傳統(tǒng)碳纖維復(fù)合材料增強(qiáng)50.36MPa。
　　

3、通過對碳納米管接枝碳纖維復(fù)合材料微觀分子結(jié)構(gòu)的分析，可以得到碳納米管的加入，使纖維與基體接觸層厚度增加，以及提高了纖維與基體化學(xué)鍵合作用以及非鍵合作用，從而提高了碳纖維復(fù)合材料界面力學(xué)性能。
　　通過對碳納米管接枝碳纖維復(fù)合材料力學(xué)模型的分析，可以得到其最大層間剪切強(qiáng)度隨碳納米管的長度、直徑、與碳纖維所成角度的增加而增大。
　　通過對碳納米管接枝碳纖維復(fù)合材料本構(gòu)關(guān)系的分析，得到了纖維埋入基體部分碳纖維拉伸應(yīng)力分布，以及界面