项目名称: 热—压作用下纳米短纤维橡胶基复合材料的微观力学行为及增强机理研究

项目编号: No.11302097

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 朱大胜

作者单位: 南京工程学院

项目金额: 25万元

中文摘要: 纳米短纤维橡胶基复合材料(NFRC材料)是一种兼有纳米材料和短纤维增强材料双重特性的新型复合材料,可广泛应用于轮胎、密封材料、阻尼减振材料等多个领域,具有广阔的应用前景。然而由于缺少一种基于微观力学的热-压作用下材料力学特性与增强机理分析理论。这种材料的设计、力学性能分析只能大量地依靠试验,这严重制约了该种材料的进一步开发与应用。本项目拟从分析材料微观结构参数和纤维力学性能出发,研究材料中改性橡胶基体和界面(相)力学特性,建立热-压作用下材料的多维微观应力分析模型,研究材料内部微观应力传递与分布,进而建立材料微观、宏观力学行为之间的联系,构建含随机单纤维体包体系的材料宏观力学模型,建立材料动、静态有限变形热粘弹性本构方程,最终探讨材料损伤演化过程与失效机理、分析材料的纳米效应和增强机理。研究成果既可为该种材料的力学分析与性能表征提供理论依据,亦可为新型NFRC材料的设计与制备提供理论指导。

中文关键词: 纳米技术;短纤维复合材料;微观力学;增强机理;热—压载荷

英文摘要: Nano-short-fiber-reinforced rubber composites is a kind of new composites with dual characteristics of nano-composites and short-fiber-reinforced composites. It is widely used in many fields, such as tyre industry, sealing material industry, damping materials industry,and so on. Due a lack of complete analysis theories based on micro-mechanical analysis, which are applied in analyzing mechanical properties and reinforced mechanism of the composites subjected to thermo-compression loads, the design and mechanical analysis of this composites are carried out by a lot of experiments singly, which has hindered its development and apply seriously. In this subject, the microstructural parameters and the mechanical performance of fiber are investigated, and the analysis of mechanical performance of the modified rubber matrix and interface (or interphase) are performed. A multi-dimensional micromechanical model in coupling of temperature and compression is proposed, and the stress distribution and transfer in the composites are analysed. Based on establishing the relationship between the micromechanical variables and the macromechanical properties, a macromechanical model composed of random distributed single-fiber concentric cylinder celles is established, and a thermo-viscoelastic constitutive theories for analyzing

英文关键词: Nano Technology;Short-fiber Composites;Micro-Mechanical Behavior;Reinforced Mechanism;Thermo-Compression Loads

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