规则交错碳纤维嵌入纳米增强复合材料的多尺度建模
材料科学
2017-02-06 v1
摘要
本文研究以规则交错排列的碳纤维增强的纳米增强聚合物复合材料的应力传递特性多尺度建模。纳米增强复合材料构建的显著特征是：微尺度碳纤维以六角阵列排布于碳纳米管增强聚合物基体（CNRP）中。我们考虑了 CNRP 的三种不同情况，其中碳纳米管（CNTs）分别为：(i) 沿碳纤维方向排列，(ii) 沿碳纤维轴向径向排列，以及 (iii) 随机分散。据此开发了多尺度模型。首先，采用分子动力学（MD）模拟以及随后的 Mori-Tanaka 技术来估算 CNRP 的有效弹性性质。其次，考虑微尺度纤维的交错效应以及在纳米增强复合材料圆柱形代表体积元（RVE）上施加径向载荷，建立了微力学三相剪切滞后模型。我们的结果表明，通过控制 CNT 形貌可显著改善纳米增强复合材料的应力传递特性，尤其是当 CNT 随机分散于微尺度纤维周围时。所建立剪切滞后模型的结果也通过有限元剪切滞后模拟进行了验证，并发现二者吻合良好。
引用
@article{arxiv.1702.01014,
title = {Multiscale modeling of regularly staggered carbon fibers embedded in nano-reinforced composites},
author = {S. I. Kundalwal and S. A. Meguid},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.01014},
year = {2017}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1509.05140