-
题名矿物凸起通过自锁和类摩擦滑动效应增强贝壳珍珠母
- 1
-
-
作者
李浩
张作启
-
机构
武汉大学土木工程学院
武汉大学建筑检测与加固技术工程研究中心(教育部)
-
出处
《医用生物力学》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第S01期261-261,共1页
-
基金
国家自然科学基金项目,12272279,11720101002,11772240
湖北省自然科学基金项目,2021BCA106
-
文摘
目的虽然人们普遍认为硬物质板的表面凸起在珍珠层的硬化、强化和增韧中起着重要作用,但它们的影响仍有待进一步的深入研究。方法对于具有多个微纳米凸起的硬物质板相互滑动时,采用了一种计算高效的“Bar-Spring”模型来模拟贝壳珍珠层或类似珍珠层仿生复合材料的等效拉伸力学性能,如等效牵引力-位移曲线以及等效拉伸刚度、强度和断裂功。该模型采用了基于单个凸起对的运动学和变形分析的微观力学模型得出的等效内聚力关系来表征凸起对之间相互攀爬过程中的牵引力-位移关系。结果和结论矿物凸起和由此产生的界面粗糙度可以通过机械互锁和多模态类摩擦机制的组合,将复合材料的强度和韧性提高2~3个数量级。特别的,矿物凸起诱导的强化和增韧机制对凸起的形状并不敏感(椭圆、双曲余弦、余弦和抛物线等)。相反,矿物凸起的高宽比和分布密度(单位长度界面上的矿物凸起数量)对复合材料刚度、强度和韧性的增强效果有明显的影响。因此,复合材料可以通过微结构的设计(界面的粗糙度)而实现高强、高韧的优异力学性能,这些发现可能为开发具有贝壳珍珠层界面设计的先进工程复合材料提供有用的指导。
-
关键词
仿生复合材料
珍珠母
微观力学模型
界面粗糙度
拉伸刚度
珍珠层
单位长度
界面设计
-
分类号
TB332
[一般工业技术—材料科学与工程]
-
