碳纳米管增强氟橡胶高温力学行为及本构关系研究

改性氟橡胶因其优异的耐油耐高温及良好的物理性能,广泛应用于汽车、航空航天和国防等领域。本文通过对不同温度(120℃~220℃)下碳纳米管增强氟橡胶的单轴拉伸试验结果进行分析,得到改性氟橡胶力学行为随温度变化的特点。通过本构模型评估和材料参数拟合,推导出适用于改性氟橡胶的温度相关修正本构方程。最终对比了特定温度下单轴拉伸的试验结果与模型预测结果,证明了温度相关的修正Yeoh模型可以较好地描述试验温度内碳纳米管增强氟橡胶的力学性能,为高温下改性氟橡胶的工程应用提供理论基础。

基于三维细观随机模型的碳纳米颗粒/聚合物力电响应模拟

针对碳纳米颗粒聚合物内部导电颗粒随机分布且结构复杂的特点,本研究提出一种结合细观有限元分析与材料微观等效电路电阻计算的方法,对其力电响应行为进行模拟。首先,借助ABAQUS二次开发及改进型最近距离算法,建立碳纳米颗粒聚合物材料的代表性体积单元模型,通过有限元分析得到不同加载条件下相邻导电聚集体的间距变化。其次,通过转换矩阵法及隧穿电阻公式,对该复合材料所简化的随机电阻网络进行等效电阻的计算。最终以相邻导电聚集体间距为纽带,将导电聚合物电阻与全局应力相关联,得到其力电响应曲线。为验证该方法的有效性,以CB3100/硅橡胶材料为例,分别计算了不同轴向压缩应力下导电复合材料的电阻,并与文献中的数据进行对比。结果表明,该方法不仅能够有效模拟碳纳米颗粒聚合物的力电响应,且从细观尺度揭示了其应变传感机制。