碳納米管纖維作為新型一維材料,因輕質(zhì)高強的力學性能備受關注,近期的研究成果表明碳納米管纖維在軍事國防、電子工程以及仿生醫(yī)療等領域具有潛在的應用價值。由于碳納米管纖維材料在工程應用中不可避免地需要處于復雜的加載工況之下,這對其強度、剛度、耐撞性和力學穩(wěn)定性提出了很高的要求。因此,本文針對不同螺旋程度的碳納米管纖維在不同加載應變率下的拉伸變形和破壞行為展開研究,分別基于自主搭建的原位SEM和微型霍普金森拉桿設備,系統(tǒng)地探索表面微結構和加載方式對碳納米管纖維的韌脆轉(zhuǎn)換機理和斷裂模式的影響。首先,利用微尺度拉伸試驗機,保持加載速率恒定,對具不同表面捻角的碳納米管纖維進行準靜態(tài)連續(xù)拉伸實驗,通過對比纖維的應力-應變曲線來分析表面捻角對碳納米管纖維彈塑性轉(zhuǎn)換機制和破壞模式的影響。同時,輔助應力松弛實驗分析了纖維黏性的時變機理,并借助SEM原位拉伸裝置實時監(jiān)測并驗證了纖維表面微結構在變形演化過程中的時間依賴行為。由此,在低應變率范圍（10-5s-1～0.1 s-1）內(nèi)研究了碳納米管纖維的應變率敏感行為,結果表明表面捻角越大的纖維,其拉伸模量越低、應力松弛程度越大、應變率效應越明顯,存在明顯的捻角依賴... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 制備高強度碳納米管纖維
        1.2.2 碳納米管纖維力學性能的理論分析
        1.2.3 碳納米管纖維力學性能的實驗研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 材料制備與實驗設備
    2.1 碳納米管纖維的制備及表征
    2.2 微尺度纖維準靜態(tài)拉伸測試技術
    2.3 SEM原位拉伸測試技術
第3章 碳納米管纖維的準靜態(tài)力學性能
    3.1 引言
    3.2 加捻效應
        3.2.1 連續(xù)拉伸實驗結果及分析
        3.2.2 非連續(xù)拉伸實驗結果及分析
        3.2.3 SEM原位拉伸驗證
    3.3 捻角依賴的應變率效應
        3.3.1 連續(xù)拉伸實驗結果及分析
        3.3.2 非連續(xù)拉伸實驗結果及分析
    3.4 本章小結
第4章 碳納米管纖維的動態(tài)實驗結果
    4.1 引言
    4.2 微尺度纖維動態(tài)拉伸測試技術
        4.2.1 實驗設備
        4.2.2 加載波形分析
        4.2.3 數(shù)據(jù)處理
        4.2.4 試樣應變的有效性分析
    4.3 動態(tài)拉伸實驗結果
        4.3.1 韌脆轉(zhuǎn)換機制
        4.3.2 雙股碳納米管纖維界面的壓剪相互作用
        4.3.3 斷裂界面分析
    4.4 本章小結
第5章 碳納米管纖維拉伸響應的數(shù)值分析
    5.1 引言
    5.2 壓剪競爭作用
    5.3 數(shù)學模型的建立與求解
        5.3.1 經(jīng)驗型三元黏彈性模型的建立
        5.3.2 松弛應力-時間方程的求解
        5.3.3 應力-應變方程的求解（三元黏彈性模型）
        5.3.4 應力-應變方程的求解（Z-W-T理論）
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 工作總結
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 工作展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文



本文編號：2994243