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石墨烯尺寸和分布對石墨烯/鋁基復合材料裂紋擴展的影響
發布時間：
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重點實驗室 中國空氣動力研究與發展中心 計算流體力學國家實驗室 江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院
摘要： 鋁基復合材料由于其質輕高強的特點,是機械工業和航空航天工程中最重要的材料之一.而石墨烯因其優異力學性能和高比表面積等特點,被作為金屬基復合材料的理想增強相.然而,目前石墨烯在鋁基復合材料中對裂紋擴展影響的機制尚不清晰,制約了其在鋁基復合材料的設計和應用.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合材料中裂紋擴展的影響.研究結果表明,當石墨烯尺寸l≤3.35 nm時,在拉伸過程中產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.本研究的結果有助于理解石墨烯在其鋁基復合材料中的破壞失效的作用,為設計高性能石墨烯/鋁基復合材料提供一定參考依據.
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