碳納米管纖維作為新型一維材料,因輕質(zhì)高強(qiáng)的力學(xué)性能備受關(guān)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(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。由于碳納米管纖維材料在工程應(yīng)用中不可避免地需要處于復(fù)雜的加載工況之下,這對其強(qiáng)度、剛度、耐撞性和力學(xué)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(yīng)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(shè)備,系統(tǒng)地探索表面微結(jié)構(gòu)和加載方式對碳納米管纖維的韌脆轉(zhuǎn)換機(jī)理和斷裂模式的影響。首先,利用微尺度拉伸試驗(yàn)機(jī),保持加載速率恒定,對具不同表面捻角的碳納米管纖維進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)連續(xù)拉伸實(shí)驗(yàn),通過對比纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線來分析表面捻角對碳納米管纖維彈塑性轉(zhuǎn)換機(jī)制和破壞模式的影響。同時,輔助應(yīng)力松弛實(shí)驗(yàn)分析了纖維黏性的時變機(jī)理,并借助SEM原位拉伸裝置實(shí)時監(jiān)測并驗(yàn)證了纖維表面微結(jié)構(gòu)在變形演化過程中的時間依賴行為。由此,在低應(yīng)變率范圍（10-5s-1～0.1 s-1）內(nèi)研究了碳納米管纖維的應(yīng)變率敏感行為,結(jié)果表明表面捻角越大的纖維,其拉伸模量越低、應(yīng)力松弛程度越大、應(yīng)變率效應(yīng)越明顯,存在明顯的捻角依賴... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)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(qiáng)度碳納米管纖維
        1.2.2 碳納米管纖維力學(xué)性能的理論分析
        1.2.3 碳納米管纖維力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 材料制備與實(shí)驗(yàn)設(shè)備
    2.1 碳納米管纖維的制備及表征
    2.2 微尺度纖維準(zhǔn)靜態(tài)拉伸測試技術(shù)
    2.3 SEM原位拉伸測試技術(shù)
第3章 碳納米管纖維的準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)性能
    3.1 引言
    3.2 加捻效應(yīng)
        3.2.1 連續(xù)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.2.2 非連續(xù)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.2.3 SEM原位拉伸驗(yàn)證
    3.3 捻角依賴的應(yīng)變率效應(yīng)
        3.3.1 連續(xù)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
        3.3.2 非連續(xù)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 碳納米管纖維的動態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.1 引言
    4.2 微尺度纖維動態(tài)拉伸測試技術(shù)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)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(yīng)變的有效性分析
    4.3 動態(tài)拉伸實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        4.3.1 韌脆轉(zhuǎn)換機(jī)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(jié)
第5章 碳納米管纖維拉伸響應(yīng)的數(shù)值分析
    5.1 引言
    5.2 壓剪競爭作用
    5.3 數(shù)學(xué)模型的建立與求解
        5.3.1 經(jīng)驗(yàn)型三元黏彈性模型的建立
        5.3.2 松弛應(yīng)力-時間方程的求解
        5.3.3 應(yīng)力-應(yīng)變方程的求解（三元黏彈性模型）
        5.3.4 應(yīng)力-應(yīng)變方程的求解（Z-W-T理論）
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 工作總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：2994243