纳米夹杂复合材料的有效反平面剪切模量研究

基于Gurtin-Murdoch表面/界面理论模型,利用复变函数方法,获得了考虑夹杂界面应力时夹杂/基体/等效介质模型的全场精确解,发展了能够预测纳米夹杂复合材料有效反平面剪切模量的广义自洽方法,给出了复合材料有效反平面剪切模量的封闭形式解.数值结果显示:当夹杂尺寸在纳米量级时,复合材料的有效反平面剪切模量具有尺度相关性,随着夹杂尺寸的增大,论文结果趋近于经典弹性理论的预测值;夹杂尺寸对于有效反平面剪切模量(论文结果)的影响范围要小于其对有效体积模量与剪切模量(各向同性材料)的影响范围;有效反平面剪切模量受夹杂的界面性能和夹杂刚度影响显著.

中空纳米夹杂填充复合材料的反平面问题

研究了中空纳米夹杂填充复合材料的反平面问题。基于Gurtin-Murdoch表/界面理论和广义自洽方法,给出了考虑夹杂界面效应时空隙-夹杂-基体-等效介质模型的全场精确解,并推导了中空纳米夹杂填充复合材料有效反平面剪切模量的闭合形式解。由本文结果的特殊情形,可以得到一系列有意义的解。数值结果表明:中空夹杂的尺寸在纳米量级时,复合材料的有效反平面剪切模量受表/界面效应影响显著;表/界面效应的影响随着夹杂尺寸的增大而逐渐减弱;当中空纳米夹杂的体积分数和外半径一定时,壁厚越薄其表/界面效应越大;在相同的夹杂外半径下,中空纳米夹杂填充复合材料的表/界面效应比实心纳米夹杂填充复合材料更加明显;无量纲反平面剪切模量受夹杂的表/界面性能和刚度影响显著,过高的夹杂刚度使得表/界面效应的影响变弱。