单壁碳纳米管增强陶瓷基复合材料轴向应力分布影响因素分析

结合剪力滞理论和弹性力学,推导了单壁碳纳米管增强陶瓷基复合材料中碳纳米管及陶瓷基体沿碳纳米管方向的轴向应力分布表达式,同时利用ANSYS构建三维特征体积单元进行有限元运算,将两种计算结果进行比较,验证了有限元分析的可靠性;利用有限元法分析空心碳纳米管的长径比、体积分数和各向异性等因素对基体和碳纳米管轴向应力分布的影响。研究结果表明,碳纳米管的长径比越大,承受轴向应力的能力越强,但随着长径比的增大,轴向承载力的增大趋势逐渐减弱;碳纳米管的各向异性明显削弱碳纳米管在复合材料中的增强效果;碳纳米管增强复合材料设计时,应充分考虑碳纳米管的几何性质和材料特性的影响。