石墨烯具有局域超強(qiáng)的導(dǎo)電性、很高的電子遷移率和導(dǎo)熱系數(shù),力學(xué)性能好、穩(wěn)定性高,是自感知水泥基復(fù)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(fù)合材料的發(fā)展提供了廣闊的應(yīng)用前景。本文基于ANSYS軟件對自感知水泥基復(fù)合材料的電學(xué)性能和力學(xué)性能進(jìn)行了研究,主要研究內(nèi)容如下:（1）采用ANSYS中的APDL建立三維自感知水泥基復(fù)合材料的隨機(jī)分布模型,模擬了不同長寬比、不同體積分?jǐn)?shù)比的石墨烯改性水泥基復(fù)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(jié)果顯示:在相同電壓加載作用下,復(fù)合材料的導(dǎo)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(fù)合材料的導(dǎo)電性越好;復(fù)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(fù)合材料的有效電阻率越小。（2）用ANSYS建立石墨烯體積分?jǐn)?shù)分別為0.04%和0.05%的復(fù)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(yīng)力和第一主應(yīng)力云圖分布圖。模擬結(jié)果顯示:石墨烯摻量為0.04%的復(fù)合材料在拉伸形變的作用下,von Mises應(yīng)力分布較為均勻且應(yīng)力較小,且增強(qiáng)體兩... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

自感知水泥基復(fù)合材料模型

第2章自感知水泥基復(fù)合材料的電學(xué)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?jǐn)?shù)下復(fù)合材料電流密度分布Fig.2.4Currentdensitydistributionofcompositematerialsunderdifferentvolumefractions

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文142.2.2不同石墨烯長寬比的自感知水泥基復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)合材料內(nèi)部電流就越大，從而導(dǎo)電性就越大，復(fù)合材料的內(nèi)部就越易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。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(fù)合材料內(nèi)部的石墨烯數(shù)量越多，而石墨烯數(shù)量的增加將會產(chǎn)生兩個方面的結(jié)果：1）復(fù)合材料內(nèi)部的石墨烯縱向沿電場分布的數(shù)量會更多；2）復(fù)合材料內(nèi)部石墨烯相互接觸的幾率增大，石墨烯自身就具有導(dǎo)電性，復(fù)合材料內(nèi)部會更容易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。這就是為什么長寬比越小而自感知水泥基復(fù)合材料內(nèi)部電流越大、越容易形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)電性越強(qiáng)的原因。

【參考文獻(xiàn)】：
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