作為一種較理想的納米增強(qiáng)復(fù)合材料,石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)等物理性質(zhì),加上它的獨(dú)特的二維平面結(jié)構(gòu),使得它在航空航天、結(jié)構(gòu)和力學(xué)工程等領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。與傳統(tǒng)的纖維和碳納米管材料相比,石墨烯的增強(qiáng)效果在各個(gè)方面都具有更大的優(yōu)勢(shì)。將多層石墨烯納米片不均勻分散在基體中,石墨烯重量含量沿厚度方向任意且連續(xù)變化的一種新型復(fù)合材料,石墨烯增強(qiáng)功能梯度材料已成為近幾年國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn),為了充分利用石墨烯優(yōu)異的力學(xué)性能來開發(fā)先進(jìn)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu),對(duì)其力學(xué)性能的研究是非常有必要的。本文基于三維彈性理論和推廣后的Mian和Spencer功能梯度板理論,研究了熱機(jī)荷載作用下石墨烯增強(qiáng)功能梯度板的彈性響應(yīng)問題。在板厚度方向上考慮熱傳導(dǎo)引起的穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng),沿板厚方向考慮四種石墨烯納米片分布形式,利用最新修正后的Halpin-Tsai微觀力學(xué)模型和混合律確定石墨烯增強(qiáng)復(fù)合材料的有效楊氏模量和泊松比,基于Mian和Spencer功能梯度板理論,開展了如下研究工作:（1）獲得了受熱機(jī)荷載作用下對(duì)邊簡(jiǎn)支石墨烯增強(qiáng)功能梯度矩形板的熱彈性力學(xué)解。通過參數(shù)分析討論了石墨烯重量含量、分布形式和幾何尺寸等因素對(duì)石墨烯增... 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１石墨烯的二維結(jié)構(gòu)

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?熱機(jī)荷載作用下石墨烯增強(qiáng)功能梯度板的彈性響應(yīng)分析??品形態(tài)分可將其分為石墨烯薄膜、粉體以及微片。目前石墨烯的主要制備方法有四??種：機(jī)械剝離法、化學(xué)氣相沉積法（ＣＶＤ）、外延生長(zhǎng)法、氧化還原法［３］。??接家族發(fā)展歷程??．二織?廠驗(yàn)：５＾?：：：：：：：：：：：?—?．?‘?Ｖ＇：沒二、????Ｍａｎ?Ｏａｓ．?＜ｊｒ－?ｗ？ｓｔｉ?ｓｎｃｎｒＷ＾？ｉ?????????１０欲以上ＲＴ潑灞《ｒ的石？？??圖１．３碳的同素異形體?圖丨．４石墨烯層級(jí)結(jié)構(gòu)??功能梯度材料是由兩種或多種材料復(fù)合而成的一種新型非均勻復(fù)合材料（以下??簡(jiǎn)稱為ＦＧＭ），其組成材料的體積含量沿某個(gè)方向可以光滑連續(xù)變化，進(jìn)而可以克??服傳統(tǒng)層合材料存在的應(yīng)力集中和界面脫離等問題。其概念最初是為了解決航天飛??機(jī)的熱防護(hù)問題，由日本學(xué)者新野正之等于１９８４年首次提出來的，并于１９８７年開??始進(jìn)行這方面的研宄，開發(fā)應(yīng)用于宇航技術(shù)的超耐熱材料。經(jīng)過三十年的發(fā)展，ＦＧＭ??的研究相對(duì)成熟，已將其推廣應(yīng)用于土木工程、機(jī)械、航空航天等實(shí)際工程領(lǐng)域［４］。??板是一種工程中常見的結(jié)構(gòu)形式，過去幾十年對(duì)功能梯度材料板的力學(xué)問題研??宄己相對(duì)成熟，然而關(guān)于石墨烯增強(qiáng)功能梯度材料的研究是近三年才開始的，因此，??對(duì)這種新型復(fù)合材料的力學(xué)性能研宄會(huì)非常有理論價(jià)值和應(yīng)用前景。??１．２國(guó)內(nèi)外研宄現(xiàn)狀??１．２．１石墨烯及其復(fù)合材料的力學(xué)性能研宄現(xiàn)狀??Ｈ前碳基納米增強(qiáng)體的研宄主要集中在石墨和碳納米管等方面＞７］。石墨烯兼具??石墨和碳納米管的很多優(yōu)秀性能，如高比表面積、良好的機(jī)械性能、熱傳導(dǎo)性、導(dǎo)??電性等。因而石墨烯被視為新的高

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?熱機(jī)荷載作用下石墨烯增強(qiáng)功能梯度板的彈性響應(yīng)分析??微礙嗅減襄誦??石里？?菝納米筐??圖１．５石墨烯和碳納米管的微觀結(jié)構(gòu)圖??由于其高比表面積和強(qiáng)納米填料－基體粘合，石墨烯可以作為復(fù)合材料中優(yōu)異的??導(dǎo)熱納米填料。穩(wěn)定二維結(jié)構(gòu)賦予了石墨烯在線彈性，熱膨脹以及電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率??方面明顯優(yōu)于碳納米管，因此，石墨烯被認(rèn)為是可替代碳納米管的理想填充物。研??究發(fā)現(xiàn)［９￣１＜）］，與純聚合物和碳納米管基復(fù)合材料相比，加入少量的石墨烯及其派生物，??能夠大幅度提高材料的機(jī)械性能和熱學(xué)性能。??石墨烯納米片（ＧＰＬｓ）可以看成沒有折疊的碳納米管，相對(duì)于碳納米管來說，它??有良好的熱穩(wěn)定性以及潛在的綜合増強(qiáng)性能，它由數(shù)層石墨烯組成，同時(shí)具有比碳??納米管及單層石墨烯容易制備和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因此被視為開發(fā)先進(jìn)輕質(zhì)復(fù)合結(jié)??構(gòu)的理想增強(qiáng)材料［１１］。??Ｒａｆｉｅｅ等［１２］比較了石墨煉納米片（ＧＰＬｓ）、單壁碳納米管（ＳＷＣＮＴｓ）和多壁碳納米??管（ＭＷＣＮＴｓ）增強(qiáng)環(huán)氧納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在較低的納米填??料質(zhì)量分?jǐn)?shù)（０．１％）下，ＧＰＬｓ在楊氏模量、拉伸強(qiáng)度和斷裂初性方面明顯優(yōu)于ＳＷＣＮＴｓ??和ＭＷＣＮＴｓ。Ｋｉｄｐｏｍｃｈａｉ等［１３］采用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)模型研究了多層石墨烯納米片的??振動(dòng)分析。楊坤好等［１４］采用真空行星式攪拌方法將ＧＰＬｓ添加到環(huán)氧樹脂中，研宄??了?ＧＰＬｓ含量對(duì)改性樹脂力學(xué)性能的影響�；冢牛颍椋睿纾澹畹姆蔷植繌椥苑匠毯托碌碾p??變量板理論，５〇１＾＾［１５］研宄了多層石墨烯納米片的自由振動(dòng)、機(jī)械屈曲和熱屈曲行為；??ｓｏｂｈｙ［１６］利用ｌｅｖｙ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3306013