导　　师： 汤立群; 蒋震宇

授予学位： 博士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 微纳米多相增强复合材料(MPRC)是在传统纤维增强复合材料(FRP)的基础上引入纳米尺度的填充相而得到的一种新型高级工程材料,由于其良好的力、电、化学性能等,在空天、化工、制造和生物医学等工程和现代科技领域有广阔的应用前景。目前制备MPRC主要有基体改性和纤维表面修饰两种途径。已有的研究表明MPRC相比FRP拥有诸多更加优越的力学性能,纳米相的引入如何影响复合材料力学性质的研究已经成为复合材料力学领域的热点课题。厘清微纳米多相复合材料的增强机理对MPRC物理力学性能的评估以及实现其在工程领域的应用和可调控性具有重要指导意义。本文以二氧化硅纳米颗粒改性基体和碳纳米管修饰纤维表面这两种代表型微纳米多相复合材料为研究对象,对MPRC的力学性能增强效果、原理开展研究。本文首先从实验和理论上研究了MPRC在准静态条件下的横向拉伸、层间剪切、轴向压缩等力学性能与断裂行为,研究了纳米颗粒对基体压缩行为的影响及在复合材料中与纤维的协同增强作用,对比了两种纳米相在MPRC横向拉伸、层间剪切性能方面的的提升幅度与机理,定量性地阐述了二者的作用机制。通过先进的测量手段表征了裂纹扩展前后纤维/基体的界面及其附近区域的变形特征,定量化解释了碳纳米管的锚固与桥连作用;其次,为了开展这些研究的需要,本文发展了纤维束试验方法和数字图像相关法(DIC)两种实验方法,前者为MRPC层间性能的测量提供了一种便捷、简单的测试方法,后者则在MPRC关键变形特征的表征上提供了一种可靠的DIC测量方案;最后,通过本文所发展的实验方法和相关本构、强度模型,可以实现对MPRC层合板试件横向拉伸、层间剪切和轴向压缩等力学性能的预估。论文的具体内容包括:(1)轴向压缩方面,研究了球形的纳米颗粒对MPRC的�

关 键 词： 微纳米复合材料 力学性能 增强机理 强度模型 实验方法

领　　域： []