石墨烯具有局域超強的導電性、很高的電子遷移率和導熱系數(shù),力學性能好、穩(wěn)定性高,是自感知水泥基復合材料的優(yōu)異填充材料,石墨烯的摻入為自感知水泥基復合材料的發(fā)展提供了廣闊的應用前景。本文基于ANSYS軟件對自感知水泥基復合材料的電學性能和力學性能進行了研究,主要研究內容如下:（1）采用ANSYS中的APDL建立三維自感知水泥基復合材料的隨機分布模型,模擬了不同長寬比、不同體積分數(shù)比的石墨烯改性水泥基復合材料模型在電壓作用下的電流矢量密度和有效電阻率分布。結果顯示:在相同電壓加載作用下,復合材料的導電性隨著石墨烯摻量的增加而增大;在相同石墨烯體積摻量下,石墨烯的長寬比越小,復合材料的導電性越好;復合材料的有效電阻率隨著石墨烯摻量的增加而降低;在石墨烯體積摻量相同的情況下,石墨烯的長寬比越小復合材料的有效電阻率越小。（2）用ANSYS建立石墨烯體積分數(shù)分別為0.04%和0.05%的復合材料模型,模擬了這兩種模型在拉伸荷載作用下的von Mises應力和第一主應力云圖分布圖。模擬結果顯示:石墨烯摻量為0.04%的復合材料在拉伸形變的作用下,von Mises應力分布較為均勻且應力較小,且增強體兩... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

自感知水泥基復合材料模型

第2章自感知水泥基復合材料的電學性能模擬13c體分比0.40%d體分比0.60%e體分比0.80%圖2.4不同體積分數(shù)下復合材料電流密度分布Fig.2.4Currentdensitydistributionofcompositematerialsunderdifferentvolumefractions

沈陽工業(yè)大學碩士學位論文142.2.2不同石墨烯長寬比的自感知水泥基復合材料電流矢量密度分布圖2.5為石墨烯長寬比分別為1:1、1:2、1:3和1:4的自感知水泥基復合材料的有限元模型。a長寬比1:1b長寬比1:2c長寬比1:3d長寬比1:4圖2.5自感知水泥基復合材料模型Fig.2.5Self-sensingcement-basedcompositematerialmodel圖2.6為石墨烯長寬比分別為1：1、1：2、1：3和1：4的自感知水泥基復合材料模型的電流密度矢量分布圖。由圖中云圖分布可見，石墨烯長寬比越小，自感知水泥基復合材料內部電流就越大，從而導電性就越大，復合材料的內部就越易形成導電網(wǎng)絡。這是由于在石墨烯體積摻量相同的情況下，長寬比越小，自感知水泥基復合材料內部的石墨烯數(shù)量越多，而石墨烯數(shù)量的增加將會產生兩個方面的結果：1）復合材料內部的石墨烯縱向沿電場分布的數(shù)量會更多；2）復合材料內部石墨烯相互接觸的幾率增大，石墨烯自身就具有導電性，復合材料內部會更容易形成導電網(wǎng)絡。這就是為什么長寬比越小而自感知水泥基復合材料內部電流越大、越容易形成導電網(wǎng)絡、導電性越強的原因。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋼管混凝土拱梁組合體系橋梁施工階段拱座應力分析[J]. 邵小軍.  西部交通科技. 2019(09)
[2]氧化石墨烯對隧道襯砌混凝土性能的影響[J]. 薛立強.  科學技術與工程. 2017(22)
[3]巖石材料沖擊壓縮特性細觀模擬方法研究[J]. 伍楊,張先鋒,熊瑋,潘建,喬良,郭磊.  巖土力學. 2017(06)
[4]石墨烯納米片對水泥基復合材料力學性能的影響[J]. 王輝,劉愛紅,李航.  混凝土與水泥制品. 2015(12)
[5]碳納米管水泥基復合材料電學性能數(shù)值模擬[J]. 牛建偉,王云洋,丁思齊,姜海峰,韓寶國.  功能材料. 2015(01)
[6]Effect of Carbon Nanotube Orientation on Mechanical Properties and Thermal Expansion Coefficient of Carbon Nanotube-Reinforced Aluminum Matrix Composites[J]. Z.Y.Liu,B.L.Xiao,W.G.Wang,Z.Y.Ma.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[7]氧化石墨烯對水泥石微觀結構及性能的影響[J]. 呂生華,馬宇娟,邱超超,巨浩波.  混凝土. 2013(08)
[8]陶瓷纖維混凝土的抗沖擊性能試驗研究[J]. 蘇灝揚,許金余,白二雷,羅鑫,席陽陽.  建筑材料學報. 2013(02)
[9]玄武巖纖維與碳纖維加固短柱抗震試驗研究[J]. 歐陽利軍,丁斌,陸洲導,余江滔.  同濟大學學報(自然科學版). 2013(02)
[10]霍尼韋爾助力中國用戶實現(xiàn)“可持續(xù)發(fā)展”[J]. 顧碩.  自動化博覽. 2012(12)

博士論文
[1]機敏混凝土的壓敏性及鋼筋腐蝕與防護機理研究[D]. 范曉明.武漢理工大學 2009
[2]多壁碳納米管增強M140DSP砂漿的力學性能研究[D]. 高良麗.大連理工大學 2009
[3]基于連續(xù)介質力學的碳納米管若干力學問題研究[D]. 謝根全.湖南大學 2006

碩士論文
[1]混凝土梁抗剪加固效果監(jiān)測與評估[D]. 靳凱.東南大學 2018
[2]自感知碳納米管水泥基復合材料及其在交通探測中的應用[D]. 姜海峰.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[3]應用ANSYS軟件分析連續(xù)梁橋的動態(tài)響應[D]. 高陳燕.長安大學 2008
[4]基于細觀力學的混凝土材料特性研究[D]. 范文清.河海大學 2007
[5]智能壓力傳感器的設計[D]. 李國玉.河北工業(yè)大學 2004



本文編號：3116941