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石墨烯尺寸和分布對石墨烯/鋁基復(fù)合材料裂紋擴展的影響
發(fā)布時間：
2022-09-13 13:14
來源：
江南大學江蘇省食品先進制造裝備與技術(shù)重點實驗室 中國空氣動力研究與發(fā)展中心 計算流體力學國家實驗室 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院
摘要： 鋁基復(fù)合材料由于其質(zhì)輕高強的特點,是機械工業(yè)和航空航天工程中最重要的材料之一.而石墨烯因其優(yōu)異力學性能和高比表面積等特點,被作為金屬基復(fù)合材料的理想增強相.然而,目前石墨烯在鋁基復(fù)合材料中對裂紋擴展影響的機制尚不清晰,制約了其在鋁基復(fù)合材料的設(shè)計和應(yīng)用.本文采用分子動力學模擬方法研究了石墨烯的尺寸和分布對鋁基復(fù)合材料中裂紋擴展的影響.研究結(jié)果表明,當石墨烯尺寸l≤3.35 nm時,在拉伸過程中產(chǎn)生的亞裂紋促進了裂紋擴展。值得注意的是,這種促進作用隨著石墨烯與裂紋的距離增大而減弱.當石墨烯尺寸l>3.35 nm時,石墨烯阻礙了裂紋的擴展和亞裂紋位錯的滑移.此外,石墨烯的分布和角度可以有效地改變裂紋擴展路徑.本研究的結(jié)果有助于理解石墨烯在其鋁基復(fù)合材料中的破壞失效的作用,為設(shè)計高性能石墨烯/鋁基復(fù)合材料提供一定參考依據(jù).
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