基于周期性边界条件的炭黑填充橡胶复合材料力学行为的预测

摘要：

在分析炭黑填充橡胶复合材料的宏观与细观特征之间联系的基础上,提出了具有随机分布形态的代表性体积单元,推导并应用了周期性细观结构的边界约束条件,建立了三维多颗粒夹杂代表性体积单元的数值模型,对炭黑填充橡胶复合材料的宏观力学行为进行了模拟仿真.研究表明,该模型通过周期性边界条件的约束保证了宏观结构变形场和应力场的协调性;计算得到的炭黑填充橡胶复合材料的弹性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;该模型对复合材料有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合较好,而且比Bergstrom 三维模型的预测结果更好,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.

关键词：橡胶复合材料、炭黑颗粒、细观力学模型、代表体积单元、周期性边界条件

所属期刊栏目：30

分类号：TB330.1;O343(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金11372074

在线出版日期：2017-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：159-167