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(1.东北大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110000； 2.沈阳理工大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110000)

数值模拟碳纳米管增强铝基复合材料的力学性能

赵磊磊1，邓永胜1，周丽2，李德治1

(1.东北大学机械工程学院，辽宁沈阳110000；2.沈阳理工大学机械工程学院，辽宁沈阳110000)

本文根据连续介质理论，采用代表性体积元的方法计算了碳纳米管增强铝基复合材料的力学性能。使用有限元软件ABAQUS对代表性体积元模型进行分析，研究了不同碳纳米管体积分数对复合材料弹性模量、屈服强度、泊松比及剪切模量的影响。结果表明碳纳米管体积分数对复合材料力学性能有显著影响，随着碳纳米管体积分数的增加，复合材料的弹性模量、屈服强度及剪切强度都明显提高，泊松比略有下降。

碳纳米管铝基复合材料； 代表性体积元； 力学性能； 有限元

1 引 言

碳纳米管增强铝基复合材料具有质量轻、比强度高、抗疲劳性能好、韧性好、抗冲击性高、耐高温耐磨损等优点[1-4]，已经成为航空航天及其他尖端技术领域重要的高性能材料。20世纪90年代，Kuzumaki[5]等人首次通过简单粉末混合然后进行热压、热挤等工艺制备出碳纳米管增强铝基复合材料，并对复合材料的力学性能进行了测试，结果表明碳纳米管对铝基体力学性能的提高有显著影响。目前，研究人员不断地对碳纳米管增强金属基复合材料制备方法的不断探索，其制备方法主要包括粉末冶金法、熔炼法、喷涂法、化学沉积法等[6]。其中，粉末冶金法工艺简单，对设备要求不高，成为制备碳纳米管增强铝基复合材料的常用方法[7-8]。……