【摘 要】
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碳纳米管优异的力学性能，使其成为纳米复合材料最理想的增强相，而碳纳米管增强复合材料，其界面强度性能对于复合材料载荷传递的有效性具有极其重要的作用，同时碳纳米管拔出是碳纳
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碳纳米管优异的力学性能，使其成为纳米复合材料最理想的增强相，而碳纳米管增强复合材料，其界面强度性能对于复合材料载荷传递的有效性具有极其重要的作用，同时碳纳米管拔出是碳纳米管复合材料很重要的一种破坏形式。本文针对碳纳米管的层间滑移以及碳纳米管从聚乙烯基体中的拔出行为进行了分子动力学研究。基于内聚力模型，根据原子之间范德华力建立能够描述碳纳米管层间滑移的连续模型，通过对该模型的简化，分析了碳纳米管长度、壁数等几何参数对于碳纳米管层间拔出行为及拔出力的影响，对于双壁碳纳米管的层间拔出建立了控制方程。结果表明，长度对于碳纳米管拔出力几乎没有影响；三壁碳纳米管最外层拔出力相比于双壁碳纳米管外层拔出力仅略有增加，而中间层不易被拔出；拔出力与直径成正比关系。运用分子动力学方法，对碳纳米管的层间滑移行为进行了模拟，得到了碳纳米管层间拔出力与拔出位移之间的变化规律，揭示了碳纳米管层间滑移拔出力的产生机理，分析了长度、手性、层间间距等几何参数对于拔出力的影响规律。对于大直径双壁碳纳米管塌陷状态下的拔出行为进行了分子动力学研究，将其与圆截面状态下拔出行为进行了对比，重点研究了公度情况(手性组合）、层间间距对于拔出力的影响。研究了碳纳米管从聚乙烯基体中拔出现象，通过速度加载以及逐级递增力加载两种加载方式研究了碳纳米管从聚乙烯基体拔出的临界拔出力以及该复合材料单胞模型的界面剪切强度。研究表明，长度对于碳纳米管从聚乙烯基体中拔出力的影响并不明显，碳纳米管远离界面的管身部分与聚乙烯基体间的摩擦力很小；碳纳米管的倾斜拔出会得碳纳米管的初始拔出力明显增加。
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