石墨烯/陶瓷颗粒增强聚氨酯基复合材料动态压缩性能

聚氨酯良好的力学性能使其广泛应用于各种领域，通过在聚氨酯基体中引入石墨烯增强体，能够大幅度增强聚氨酯基复合材料的各项性能。为得到具有高抗冲击能力的聚氨酯基复合材料，使用原位聚合法制备氧化石墨烯增强聚氨酯，通过霍普金森杆装置对其进行不同应变率下的动态压缩试验。采用无压渗透法加入直径3.3 mm的Al2O3颗粒陶瓷作为新的增强相。对石墨烯/颗粒陶瓷增强聚氨酯基复合材料进行动态围压实验，得到试样的应力-应变曲线。应用LS-DYNA动力学仿真软件建立复合材料有限元仿真模型，结合实验数据验证仿真的可靠性。分析复合材料在动态围压下的变形过程和损伤机理，开展不同粒径试样在动态围压下的仿真分析，讨论不同粒径的颗粒陶瓷对复合材料动态压缩的力学性能影响。研究结果表明：颗粒陶瓷粒径与复合材料的抗压强度密切相关，随着陶瓷颗粒粒径减小，即陶瓷颗粒数量增多，间隙减小时，复合材料的抗压性能也相应提高。