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纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能

卢子兴 何海洋 袁泽帅

卢子兴, 何海洋, 袁泽帅. 纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能[J]. 复合材料学报, 2016, 33(9): 2115-2122. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.002
引用本文: 卢子兴, 何海洋, 袁泽帅. 纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能[J]. 复合材料学报, 2016, 33(9): 2115-2122. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.002
LU Zixing, HE Haiyang, YUAN Zeshuai. Mechanical properties of nanofiber-reinforced closed-cell foams[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2016, 33(9): 2115-2122. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.002
Citation: LU Zixing, HE Haiyang, YUAN Zeshuai. Mechanical properties of nanofiber-reinforced closed-cell foams[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2016, 33(9): 2115-2122. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.002

纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.002
基金项目: 国家自然科学基金(11472025,11272030)
详细信息
    通讯作者:

    卢子兴, 教授, 博士生导师, 研究方向为泡沫材料力学及复合材料结构强度。 E-mail: luzixing@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TB332;TB330.1;O341

Mechanical properties of nanofiber-reinforced closed-cell foams

  • 摘要: 为研究纳米纤维增强闭孔泡沫材料的力学性能,采用Voronoi随机泡沫模型对闭孔泡沫材料的细观几何结构进行模拟,并将纳米纤维随机分布在泡沫材料的胞壁中,利用改进的自动搜索耦合(ASC)技术将纤维单元与基体单元进行耦合,建立了能够反映纳米纤维增强闭孔泡沫材料细观结构的数值模型。在此基础上,进一步研究了泡沫模型随机度、相对密度以及纳米纤维长径比和质量分数对纳米纤维增强闭孔泡沫材料弹性模量与屈服强度的影响规律。结果表明:由所建立的数值模型得到的纳米纤维增强闭孔泡沫材料的弹性模量和屈服强度与实验值吻合较好;提高泡沫模型的随机度会使复合泡沫材料的弹性模量和屈服强度增加,而当随机度达到0.450以后,材料的弹性模量和屈服强度几乎不再发生变化;当相对密度在0.05~0.30范围内变化时,复合泡沫材料的弹性模量与屈服强度几乎随相对密度的增加呈线性增长;提高纳米纤维长径比和质量分数也会使材料的弹性模量和屈服强度得到提高,但当纤维长径比达到500以后,纤维长径比的增强作用逐渐减弱。所得结论对纳米纤维增强闭孔泡沫材料的制备具有重要意义。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-08-16
  • 修回日期:  2015-10-22
  • 刊出日期:  2016-09-15

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