航空轮胎在高速高负载的工况下服役,承载着飞机的起飞着陆,对干线客机的安全稳定性和军用战斗机的地面灵活操控性都起着至关重要的作用。因此对高性能航空轮胎的研究一直是国际上研究的热点。优化胶料配方,提升航空轮胎橡胶的力学性能是提高轮胎的工作性能、安全性和延长轮胎服役寿命的关键因素。用实验研究橡胶复合材料的力学性能很难考察单方面因素的影响,有限元分析需要首先获得新型材料的力学常数,无法根据需要设计研究新型的橡胶复合材料。分子动力学模拟从原子间相互作用势出发,建立新材料的原子结构模型,计算新型材料的各项性质。本文利用Materials Studio软件,分别建立了不同聚合度的聚异戊二烯(Poly-Isoprene)分子链模型和碳纳米管(CNT)模型,并进行了以下计算分析:(1)根据不同聚合度分子链所包含的原子数目,建立加载了不同分子链数目的非晶盒子模型(保证模拟盒子内原子总数在1万以上),对模型进行优化计算,得到不同聚合度模型的密度和弹性力学参数。对计算结果进行分析,得出最适合用来模拟聚异戊二烯性质的聚合度。(2)依据筛选出的聚合度,建立原子数目减半的模型(原子总数在5000左右),计算不同温度下,聚异戊二烯橡胶(IR)基体的性质。由模型的密度、体积和力学量随温度的变化,得出IR基体的玻璃化转变温度。(3)在模型中引入CNT,建立CNT/IR复合材料模型,计算不同温度下复合材料模型的物理力学性能。计算结果表明,加入CNT增大了材料的密度,提高了材料的玻璃化转变温度,明显增强了材料的刚度和强度力学性能。模拟结果表明,是由于CNT加强了原子之间的相互作用,提升了材料的力学模量。