【摘 要】
：
传统巴基纸的微观结构是由一定数量的短碳纳米管相互缠绕而成,这导致其力学性质存在一定的局限性,因此,为了进一步提升巴基纸的力学性质,进而更好地满足未来航空航天、军事装备等领域的需求。本文受自然界中蚕茧结构的启发,结合分子动力学数值模拟计算方法探究了基于单根超长碳纳米管构建高度缠绕的巴基纸结构的面内力学性质以及其力学增强机制,在此基础上,进一步研究了巴基纸的冲击动力学行为。首先基于单根碳纳米管,采用一
【基金项目】
：
国家自然科学基金面上项目（项目号:11872164）；
论文部分内容阅读
传统巴基纸的微观结构是由一定数量的短碳纳米管相互缠绕而成,这导致其力学性质存在一定的局限性,因此,为了进一步提升巴基纸的力学性质,进而更好地满足未来航空航天、军事装备等领域的需求。本文受自然界中蚕茧结构的启发,结合分子动力学数值模拟计算方法探究了基于单根超长碳纳米管构建高度缠绕的巴基纸结构的面内力学性质以及其力学增强机制,在此基础上,进一步研究了巴基纸的冲击动力学行为。首先基于单根碳纳米管,采用一种自回避随机游走的方法,设计构建了一种高度纠缠的巴基纸结构,并结合粗粒化分子动力学方法研究了巴基纸的力学性质。对于面内力学性质,本文分析了决定碳纳米管纠缠程度的参数以及碳纳米管间的摩擦系数对巴基纸结构力学性能的影响,分析认为当纠缠程度参数值个粗粒化粒子（Coarse-grained bead,CG粒子）的长度小于模拟所在盒子的长度时,随着纠缠程度的参数值的增大,巴基纸的纠缠程度降低,面内力学性质增强;当纠缠程度的参数值进一步增大时,面内力学性能指标出现了高度非线性波动。除此之外,巴基纸的面内力学性质与碳纳米管间的摩擦系数高度相关,弱/中等摩擦界面的巴基纸,拉伸过程中表现出韧性特征,最大拉伸应变高达70%;而具有高等摩擦界面的巴基纸,拉伸结果表现出明显的脆性特征,并选出了本文的“最佳”摩擦参数值0.1。对于冲击性能,本文对弹丸的半径大小、撞击速度以及巴基纸自身的纠缠程度等结构参数与巴基纸冲击性能的关系进行了探讨。结果表明,通过调控巴基纸的纠缠程度,可以有效地改善巴基纸的冲击性能,特别指出的是,本文中的巴基纸还可以用来过滤不同尺寸的弹丸,因此,这种二维纳米材料在空间碎片拦截方面具有潜在的理论指导意义,为碳纳米管制备更高强度的宏观材料提供了一种新的研究思路。
其他文献
在深化改革的进程中,社会经济得到有效发展,我国开始逐渐落实税制改革,作为直接关系到人民群众财产利益的房地产税,被列入人大立法方案。因此,当前我国房地产税立法相关问题备受社会各界关注。在我国现行税费体制下,地方税收难以为地方政府拨出足够资金,导致地方政府通过出让土地使用权来补充税收资金,以平衡行政权和财政权带来的影响。依靠“土地财政”虽然可以满足地方财政的临时需求,但由于土地资源不可再生的限制,需要
突发公共卫生事件在我国并不少见。我国在依法科学有序应对突发公共卫生事件方面,取得了举世瞩目的成就,积累了宝贵的应急管理经验,也暴露出来我国在应急立法顶层设计、风险预防体系、信息报告与发布、应急处置与救济等方面的短板。本文立足于法学、医学、应急管理学等学科相关知识,综合采用文献研究法、对比分析法、个案分析法,以我国在新冠肺炎疫情中的应急实践为切入点,深挖我国应急立法上尚需完善的要点,总结疫情应对中的
青藏高原东北缘是晚新生带构造变形最强烈的地区,活动断裂分布密集、破坏性地震频发,有历史记录的8级以上地震就有5次,频繁发生的强烈地震致使灾区人民生命和财产安全遭受严重威胁。在发生大地震后,基于地震动衰减关系可及时预测震区地震动分布,能够在评估震害损失、响应指挥决策和判断重灾区等方面发挥关键作用,帮助各级部门提升应急救援针对性,合理配置救援力量。因此,基于强震动记录建立一个适用于青藏高原东北缘的地震
蜂窝夹芯板具有重量轻、密度小、强度高、刚度好、较好的抗冲击和减振性能、吸音以及隔热等优点,广泛应用于航空、航天等领域。近年来高超声速飞行器发展迅速,可重复使用金属热防护系统是其研制的关键之一,金属蜂窝夹芯板是可重复使用金属热防护系统大尺寸外层面板结构的最佳选择,将直接承受航天器再入过程的气动热载荷和气动力的剧烈作用,处在高温、载荷复杂的极端工作环境中,因此对能在极端环境下正常工作的金属蜂窝夹芯板的
土遗址作为重点保护文物,其承载着悠久的历史和灿烂的文化。在我国的西北地区,由于其干旱的自然条件,使得大量的土遗址保存下来。然而由于经历战火、地震、风雨侵蚀等环境因素和人为破坏、不合理保护等人为因素的影响,大部分土遗址处于濒危之中,因此对土遗址的保护工作刻不容缓。针对土遗址中存在着侵蚀和裂隙等病害多采用加固保护措施,但是其在地震作用下动力响应和病害作用机制问题亟待解决,土遗址的动力特性还需要进行深入
变刚度是一种能够在低刚度状态下变形、在高刚度状态下承载,从而帮助生物体和工程系统适应变化生存和工作环境的一项重要功能。变刚度在自然界和人类社会中发挥着不可替代的作用,涉及到了机械制造、航空航天、生物医学等多个领域。本文基于现有变刚度结构的优势和存在的不足,提出对现有的静电吸附平行板变刚度结构进行优化。静电吸附平行板结构是一种集响应快速、易于控制、结构轻便、较大变刚度范围且低能耗等众多优势为一体的一
随着国家一带一路、乡村振兴战略的逐步实施,我国西北部黄土地区的城市及乡镇化建设发展迅猛。为保证经济建设造福造地人民群众,工程建设者们早已使用削山、填沟等手段对黄土区独特的梁、峁、塬地貌类型进行造地改造。然而,由于黄土自身的湿陷性与动力易损性等特点,加之黄土地区为我国高频高烈度地震区,黄土地区部分建筑场地也逐渐表现出一些问题。黄土边坡填方场地由于填方区土体受施工时间、施工设备等因素的限制,部分坐落于
变后掠翼飞行器具有在飞行中通过改变机翼后掠角来改进飞行器升阻特性的优点,使飞行器飞行性能在高速、低速飞行任务中都能得到优化。本文在分析国内外变形翼面和相关优化设计方法的基础上,以改善变后掠翼动强度、热强度为目的,通过理论和工程方法计算得到气动力和气动热载荷,有限元仿真求解计算变后掠翼的收缩过程特征,同时分析了变后掠翼结构的结构和飞行环境参数对变后掠翼结构强度的影响,为变后掠翼结构的热防护设计和动力
近年来,我国航天工业的建设成果颇丰,但对于小天体探测的研究,我国仍处于起步阶段。小天体的微重力环境、不可预知的物理结构、复杂的表面形貌等都为探测器在小天体表面的着陆增加了难度,因此,建立合理的探测器和天体模型,对探测器在天体表面的着陆过程进行仿真,为后续探测器的登陆提供数据支持是十分必要的。本文以探测器采集筒采样模型为主,利用软件建立了完整探测器模型,考虑了模型中的特定结构,并对探测器模型进行了合
随着航空航天领域的高速发展,复合材料的需求量愈来愈大,要求也愈来愈高。网格承力筒作为主承力结构广泛应用于航空航天结构中,目前现役的火箭型号中80%的火箭舱段结构采用网格承力筒,因此关于网格承力筒的研究有重要的工程意义。本文通过理论推导、数值仿真、实验验证相结合的方法从多角度对网格承力筒力学性能进行研究。通过等效连续介质法推导了环筋厚度和螺旋筋厚度不等厚承力筒的刚度公式,通过仿真验证理论公式的准确性