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基于分子动力学的碳纳米管/聚合物复合材料粘结界面模型分析的边界元方法。 (英语) Zbl 1244.74168号

摘要:本文采用一种新的粘结界面模型,利用边界元法(BEM)对碳纳米管(CNT)复合材料进行了表征。在以前的碳纳米管复合材料的边界元模型中,由于碳纳米管与聚合物相比具有极高的刚度,因此使用刚性-夹杂模型来表示聚合物基体中的碳纳米管。这些早期模型中使用了CNT纤维和基体之间的完美结合界面条件。与基于分子动力学(MD)和连续介质力学的其他多尺度模型相比,有效模量的边界元结果非常好。然而,这些模拟结果对CNT/聚合物复合材料的有效杨氏模量的估计比在此类复合材料的实验中观察到的要高得多。这种差异很大程度上是由于碳纳米管复合材料中的界面是弱结合的,而不是强结合的。在这项工作中,通过MD模拟开发了一种新的内聚界面模型,并将其用于边界元模型,以取代完美的键合界面模型。内聚界面模型中的参数是通过使用MD进行CNT拔出模拟获得的,这些参数随后用于CNT/聚合物复合材料的BEM模型中。使用具有内聚界面条件的新边界元模型,可以观察到估计的有效杨氏模量显著降低。所开发的边界元模型与MD相结合,对于研究CNT复合材料中的界面效应以及此类纳米复合材料的大规模表征来说,是一个非常有用的工具。

MSC公司:

74S15型 边界元法在固体力学问题中的应用
74E30型 复合材料和混合物特性
74A25型 固体力学中的分子、统计和动力学理论

软件:

DL_POLY公司
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全文: 内政部

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