碳纳米管复合材料黏弹阻尼微观模型研究
CSTR:
作者:
作者单位:

南京航空航天大学直升机动力学全国重点实验室,南京 210016

作者简介:

通讯作者:

王潇,男,副教授,E-mail:x.wang@nuaa.edu.cn。

中图分类号:

V214.8

基金项目:

国防科技重点实验室基金(61422202101);国家自然科学基金面上项目(12272169);旋翼专向基金(XYZX040401)。


Micromechanical Modeling of Viscoelastic Damping Mechanism in Carbon Nanotube Composites
Author:
Affiliation:

National Key Laboratory of Helicopter Aeromechanics, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China

Fund Project:

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    摘要:

    为提升旋翼稳定性并探索替代传统减摆器的新途径,研究了在旋翼桨叶中嵌入碳纳米管(Carbon nanotube, CNT)短纤维,利用其黏弹滑移效应增强结构阻尼的方法。针对CNT的黏弹滑移机理,建立了微观力学模型。基于界面临界剪切应力和施加载荷,分析了CNT的滑移行为,并推导了微观参数与宏观阻尼之间的显式表达式。该模型充分考虑了CNT的几何参数和力学性能等关键参数对其阻尼效应的影响。结果表明,模型预测的阻尼效果与实验结果吻合良好;通过嵌入CNT,可使复合材料的滑移阻尼显著提升,达到基体阻尼的11倍左右。

    Abstract:

    In order to improve the stability of the rotor and explore new ways to replace traditional dampers, this paper studies the method of embedding carbon nanotube (CNT) short fibers into the rotor blades and enhancing structural damping by utilizing their viscoelastic slip effect. A micromechanical model is established to analyze the CNT viscoelastic slip mechanism. Based on the interface critical shear stress and the applied load, the slip behavior of CNT is analyzed, and an explicit expression between microscopic parameters and macroscopic damping is derived. This model fully considers the influence of key parameters such as geometric parameters and mechanical properties of CNTs on their damping effect. The results indicate that the damping effect predicted by the model is in good agreement with the experimental results. By embedding CNTs, the slip damping of the composite material can be significantly improved, reaching about 11 times the damping of the matrix.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈磊,张英琦,王潇.碳纳米管复合材料黏弹阻尼微观模型研究[J].南京航空航天大学学报,2025,57(2):266-274

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  • 收稿日期:2024-09-06
  • 最后修改日期:2025-01-11
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  • 在线发布日期: 2025-04-25
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