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| 內容簡介： |
内容简介：
本书系统地介绍了作者近几年在碳纳米管集合体及其复合材料力学方面的研究成果。全书分为两部分，共13章，主要介绍采用多尺度力学理论和微纳米力学实验方法，研究碳纳米管集合体的力学行为和碳纳米管纤维增强复合材料的力学性能。本书力求为读者提供本领域研究的全景式概貌和研究进展。
本书可供力学、物理和材料科学领域相关科研人员和研究生参考。
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| 目錄：
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目录
序
前言
第1章绪论1
1.1CNT的原子结构特征与力学性能1
1.1.1直型CNT2
1.1.2异型CNT4
1.2CNT聚合物复合材料5
1.2.1CNT聚合物复合材料的力学性能5
1.2.2CNT聚合物界面结合和应力传递6
1.3CNT集合体7
1.3.1CNT共价连接网络8
1.3.2CNT薄膜9
1.3.3CNT纤维11
1.4本书的主要内容和结构14
参考文献15
第2章CNT集合体的研究方法24
2.1经典分子动力学方法24
2.1.1基本方程25
2.1.2势能函数26
2.1.3系综27
2.1.4分子动力学的模拟过程与程序28
2.2分子结构力学方法29
2.3粗粒化分子动力学方法31
参考文献35
第3章CNT共价连接平面网络的变形及破坏行为37
3.1推广的分子结构力学方法37
3.2共价连接平面网络结构的构建39
3.3超级石墨烯的拉伸变形与破坏行为40
3.4超级四边形的拉伸变形与破坏行为46
3.5超级CNT的力学行为分析52
本章小结58
参考文献59
第4章三维CNT纳米结构及其力学性能60
4.1引言60
4.2轴向连接三维纳米结构的构建61
4.2.1CNT代表单元体的组装61
4.2.2利用第一性原理验证结构的稳定性65
4.2.3潜在应用66
4.2.4模拟过程和条件66
4.3轴向连接三维纳米结构的力学性能68
4.3.1轴向连接三维纳米结构的拉伸性能68
4.3.2轴向连接三维纳米结构的压缩性能69
4.4径向连接三维纳米结构72
4.5径向连接三维纳米结构的力学性能74
4.5.1径向连接三维纳米结构的拉伸性能74
4.5.2径向连接三维纳米结构的压缩性能76
本章小结78
参考文献79
第5章SWNT纤维的拉伸变形及破坏行为83
5.1SWNT粗粒化力场84
5.2轴向排布方式对SWNT纤维拉伸行为的影响85
5.2.1SWNT薄膜CGMD模型85
5.2.2SWNT纤维加捻过程模拟85
5.2.3拉伸载荷下的应力-应变关系86
5.2.4管间相互作用力对纤维强度的影响89
5.2.5微观结构演变89
5.3缠绕对SWNT纤维力学行为的影响90
5.3.1SWNT薄膜CGMD模型90
5.3.2SWNT纤维加捻过程模拟93
5.3.3SWNT薄膜的拉伸变形与破坏行为93
5.3.4SWNT薄膜的微观结构与能量演变95
5.3.5SWNT薄膜内应力分布98
5.3.6SWNT纤维的承载能力99
5.3.7SWNT纤维的微观结构与能量演变100
本章小结102
参考文献102
第6章坍塌CNT纤维的力学性能104
6.1CDWNT纤维多层级结构特征104
6.2CDWNT纤维粗粒化模型105
6.2.1CDWNT的粗粒化模型与力场参数106
6.2.2CDWNT纤维的粗粒化分子动力学计算模型106
6.3轴向单调拉伸载荷下的变形与破坏行为107
6.4循环加载下的变形与破坏行为111
6.5CNT弯曲分支的作用112
本章小结113
参考文献113
第7章CNT纤维宏观拉伸性能的实验研究115
7.1引言115
7.2微拉伸测试仪116
7.3试样制备118
7.4单次加载测试119
7.5循环加载测试124
本章小结126
参考文献126
第8章微纳米复合材料力学的分析方法128
8.1界面内聚力模型128
8.2内聚力有限元法131
8.3界面内聚力单元的使用133
8.4二尺度展开法134
8.4.1位移场的展开135
8.4.2弹性细观结构基本方程136
8.4.3细观结构的有效性能137
8.4.4变分形式138
8.4.5有限元公式139
本章小结140
参考文献140
第9章CNT纤维聚合物界面性能的微滴实验与模拟142
9.1引言142
9.2CNT纤维微滴包埋实验方法143
9.2.1试样制备与实验装置143
9.2.2测试结果分析144
9.3微滴包埋实验的有限元模拟147
9.4计算结果与讨论148
9.4.1微滴脱粘行为148
9.4.2内聚力参数的影响149
9.4.3热残余应力的影响152
本章小结155
参考文献155
第10章CNT复合材料的界面破坏行为158
10.1连续CNT复合材料的力学模型158
10.2界面性能对复合材料横向性能的影响160
10.3非连续CNT排列方式对界面破坏方式的影响161
10.3.1CNT在基体中的排列方式和分析模型161
10.3.2CNT排列方式对界面破坏性能的影响162
10.4界面强度对CNT复合材料破坏方式的影响165
10.4.1强界面强度的CNT复合材料破坏方式166
10.4.2弱界面强度的CNT复合材料破坏方式168
10.5基体微裂纹对CNT复合材料力学性能的影响170
本章小结173
参考文献173
第11章碳-铜复合材料界面裂纹的分子动力学研究175
11.1引言175
11.2碳-铜复合材料模型和计算条件176
11.3界面裂纹的分子动力学模拟176
11.3.1右端自由情况下的界面裂纹模拟176
11.3.2右端固定情况下的界面裂纹模拟180
11.3.3与内聚力有限元结果对比182
本章小结184
参考文献184
第12章CNT共价连接网络复合材料的力学性能187
12.1二维CNT网络复合材料187
12.1.1细观力学模型187
12.1.2有效刚度系数188
12.1.3局部应力分布191
12.2三维网络CNT复合材料的有效力学性能193
12.2.1细观力学模型193
12.2.2有效刚度系数194
12.3CNT网络聚合物间范德华相互作用力和内聚力模型197
12.3.1超级CNT石墨烯间范德华相互作用力和内聚力模型198
12.3.2超级CNT聚合物间范德华相互作用力和内聚力模型202
本章小结206
参考文献206
第13章大变形条件下均匀化方法及其应用208
13.1有限变形的基本理论208
13.1.1物质描述法与空间描述法208
13.1.2功共轭的应力-应变关系210
13.2超弹性模型的有限元法212
13.2.1超弹性模型中运动学参量的离散212
13.2.2平衡方程的离散214
13.3大变形条件下均匀化方法的基本理论216
13.3.1大变形条件下的虚功方程216
13.3.2宏观位移和细观位移216
13.3.3大变形条件下的均匀化方程218
13.4有限变形有限元程序220
13.5纤维增强树脂基复合材料的超弹性模型及变形分析220
13.5.1单丝纤维增强树脂基复合材料的超弹性模型及变形分析221
13.5.2纤维束增强树脂基复合材料的超弹性模型及变形分析225
本章小结228
参考文献229
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