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炭黑增强橡胶复合材料力学行为的三维数值模拟
  • ISSN号:0254-7805
  • 期刊名称:《固体力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TB332[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]福州大学机械工程及自动化学院,福州350108
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(11372074)资助.
中文摘要:

论文基于炭黑填充橡胶复合材料具有周期性细观结构的假设,采用一种新的、改进的随机序列吸附算法建立了三维多球颗粒随机分布式代表性体积单元,并通过细观力学有限元方法对炭黑颗粒填充橡胶复合材料的力学行为进行了模拟仿真.研究结果表明:采用改进的随机序列吸附算法所建立的模型更加便于有限元离散化;模拟中周期性边界条件的约束,使其更加符合实际约束的真实情况;炭黑填充橡胶复合材料的有效模量明显高于未填充橡胶材料,并随着炭黑颗粒所占体积分数的增加而增大;通过比较发现,论文提出的多球颗粒随机分布式三维数值模型对复合材料的应力一应变行为和有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合良好,证实了该模型能够用于炭黑颗粒增强橡胶基复合材料有效性能的模拟分析.

英文摘要:

Based on the hypothesis of periodically well-distributed microstructure of carbon black filled rubber composites, three-dimensional representative volume elements (RVE) with multi-sphere particles randomly distributed have been generated using a new modified Random Sequential Adsorption algorithm, and the macroscopic mechanical properties of the carbon black filled rubber composites have been studied and analyzed by the microscopic finite element method. The results show that the models generated by the modified Random Sequential Adsorption algorithm are more suitable for finite element discretization and the simulations can describe the reality better by the periodic boundary conditions. It's also shown that the modulus of the rubber composite is increased considerably with the introduction of carbon black filler parti- cles, and the effective elastic modulus of the rubber composite is increased with the increase of the particle volume fraction. By comparison, it is shown that the results predicted by the present method are consistent well with the experimental results, demonstrating that this model can be used for simulation analysis of ef-fective properties of the carbon black filler particle reinforced rubber matrix composites.

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期刊信息
  • 《固体力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国力学学会
  • 主编:方岱宁
  • 地址:武汉华中科技大学南一楼西北508室
  • 邮编:430074
  • 邮箱:amss@mail.hust.edu.cn
  • 电话:027-87543737
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-7805
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1250/O3
  • 邮发代号:38-44
  • 获奖情况:
  • 获得第二届全国优秀科技期刊三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6186