Nb-Si基复合材料中碳纳米管拔出机制的有限元分析.pdfVIP

HotWorkingTechnology2019,Vol.4No.4

Nb-Si基复合材料中碳纳米管拔出机制的

有限元分析

张忠敏I,龙文元7宋凯2

(1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛266111;2.南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌

330063)

摘要：基于均匀化理论，建立了碳纳米管增强Nb-Si基复合材料的代表体积元模型，采用ABAQUS有限元分析

软件建立有限元模型，模拟研究了碳纳米管增强Nb-Si基复合材料界面上的应力分布及碳纳米管拔出机制，分析了碳

纳米管的长度和界面强度对界面应力的传递和拔出载荷的影响规律。结果表明，在碳纳米管增强Nb-Si基复合材料受

载失效过程中，碳纳米管的拔出可分为3个阶段即界面的完全粘接、开始脱粘和脱粘拔出等。碳纳米管的长度对界面应

力的传递和拔出力均有一定的影响，而界面结合强度主要影响碳纳米管的拔岀力，而且碳纳米管的长度和界面强度的

增大都会使碳纳米管的拔出载荷增大。

关键词:Nb-Si基复合材料;碳纳米管；界面强度；拔出

DOI:10.14158/j.cnki.1001-3814.2019.04.028

中图分类号:TB333.1文献标识码：A文章编号:1001-3814(2019)04-0112-05

FiniteElementAnalysisofPull-outMechanismofCarbonNanotubes

inNb-SiMatrixComposites

ZHANGZhongmin,LONGWenyuan2,SONGKai2

(1.CRRCQingdaoSifangCo.,Ltd.,Qingdao266111,China;2.CollegeofAeronauticalManufacturingEngineering,

NanchangHongkongUniversity,Nanchang330063,China)

Abstract:Basedonhomogenizationtheory,therepresentativevolumeelementmodelofcarbonnanotubereinforced

Nb-Simatrixcompositeswasestablished.ABAQUSfiniteelementanalysissoftwarewasusedtoestablishthefiniteelement

model.Thestressdistributionandpull-outmechanismattheinterfaceofNb・Simatrixcompositesreinforcedbycarbon

nanotubesweresimulated.Theinfluenceofthelengthandinterfacestrengthofcarbonnanotubesontheinterfacialstress

transferandpull-outloadwasanalyzed.Theresultsshowthat,duringtheloadingfailureofcarbonnanotubereinforcedNb-Si

matrixcomposites,thepull-outofCNTscanbedividedintothreestages:thecompletebondingoftheinterface,thebeginning

ofdebondingandthedebondingandpull-ou