空間環(huán)境下PVDF-POSS納米復(fù)合材料的損傷行為研究.pdf

1、隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，PVDF材料廣泛地運(yùn)用于航空航天事業(yè)中。為了提高PVDF材料在太空中的抗氧化性能，POSS材料摻雜到PVDF材料取得了良好的抗氧化性能，本文研究PVDF/POSS材料在空間環(huán)境下的損傷行為。采用ABAQUS軟件模擬PVDF/POSS材料拉伸、彎曲的損傷行為，同時(shí)采用LAMMPS軟件模擬PVDF/POSS材料在氧原子輻射作用下的損傷行為。探討POSS材料對(duì)于PVDF材料的損傷行為的影響，同時(shí)討論在拉伸和彎曲的作用下

2、POSS含量的多少對(duì)損傷作用的影響大小。
　　拉伸和彎曲作用的損傷采用考慮內(nèi)聚力單元的ABAQUS軟件來(lái)模擬，建立內(nèi)聚力單元并通過(guò)MATLAB軟件處理插入實(shí)體單元之間，各單元參數(shù)是采用理論推導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式來(lái)確定。通過(guò)細(xì)觀力學(xué)推導(dǎo)的顆粒復(fù)合材料均勻化方法來(lái)求解顆粒的力學(xué)參數(shù)，運(yùn)用斷裂韌性與參數(shù)間關(guān)系確定材料中顆粒內(nèi)聚力單元和基體內(nèi)聚力單元的模型參數(shù)。拉伸模型模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證參數(shù)選取的正確性。結(jié)合模擬結(jié)果采用損傷破壞的面

3、積、初始損傷時(shí)間、損傷破壞速度三個(gè)方面分析模擬結(jié)果，表明POSS材料的摻雜對(duì)于PVDF材料損傷有一定影響，隨著POSS含量的增加(POSS質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5％以內(nèi))對(duì)于PVDF材料損傷行為抑制作用增強(qiáng)。當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于5%的POSS單體摻雜時(shí)(只考慮質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于8%)，對(duì)于PVDF材料的損傷的抑制作用反而減弱。
　　采用LLAMMPS軟件模擬PVDF/POSS材料在氧原子輻射作用下?lián)p傷行為，通過(guò)MATERIAL STUDIO軟件建立分子元

4、胞，優(yōu)化能量得到元胞理想結(jié)構(gòu)。選擇周期性邊界條件并結(jié)合ReaxFF分子立場(chǎng)求解在NpT系綜下的平衡構(gòu)型，最后結(jié)合 NVE系綜模擬氧原子輻射作用。針對(duì)于模擬結(jié)果采用高能原子氧帶來(lái)PVDF/POSS材料溫度升高、高能粒子物理沖刷產(chǎn)生材料質(zhì)量損失、強(qiáng)氧化性的原子氧與材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成揮發(fā)產(chǎn)物帶來(lái)質(zhì)量損失三個(gè)方面來(lái)研究氧原子的輻射作用。最后得到結(jié)論，POSS能有效阻止氧原子與PVDF的反應(yīng)，并能使其反射，從而保護(hù)了基底材料免于高速原子氧的氧化