石墨烯增强功能梯度多孔板条的弯曲响应

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单位浙江理工大学建筑工程学院;
来源浙江理工大学学报(自然科学版)
出版年2021
期号04
摘要
为了研究石墨烯增强功能梯度多孔板条的弯曲响应,基于三维弹性理论,利用修正后的Halpin-Tsai微观力学模型建立了材料的孔隙率和杨氏模量之间的关系,并获得了石墨烯增强多孔复合材料的有效材料性能。采用推广后的Mian和Spencer板理论,得到了均布荷载作用下石墨烯增强功能梯度复合材料多孔板条弯曲问题的解析解。通过数值算例验证了该板理论的有效性,并讨论了石墨烯纳米片(Graphene platelets, GPL)的几何尺寸和含量、孔隙分布模式、孔隙率及边界条件等因素对复合材料板条弹性响应的影响。结果表明:GPL几何尺寸对板的弯曲响应影响不明显;当GPL均匀分布时,GPL含量对板的正应力影响可以忽略不计;孔隙率和孔隙分布模式对板的弯曲响应有显著地影响,当孔隙和石墨烯呈非均匀对称分布时,可以有效地提高结构的刚度。获得的解析解答可为石墨烯增强功能梯度多孔板条的优化设计提供理论指导,同时可以作为基准解用于评价该问题的各种数值解答的有效性。

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