基于珍珠母堆垛微结构复合材料力学特性.pdf

No．5 第41卷第5期 南 京 航 空航天大学学报 V01．41 2009年lO月 urnalof of 0et．2009 Jo Aeronautics＆Astronautics NanjingUniversity 基于珍珠母堆垛微结构复合材料力学特性 孙晋美 郭万林 (南京航天航空大学纳米科学研究所，南京，210016) 摘要：基于软体动物贝壳内的珍珠母微结构构建复合材料的三维有限元模型，由六方形文石小片单元和有机基 质薄层单元逐层堆垛而成。模拟三点弯曲发现，不管六方形小片单元或薄层单元各自的弹性模量大小如何，由其 构成的复合材料的模量与组成单元之间均满足一定的曲线关系，并且复合材料的力学特性存在显著的尺寸效 应。以珍珠母的试验数据为基础，模拟发现珍珠母的力学特性随文石片间的有机基质薄层模量的减小而降低。但 是珍珠母内的交错层叠堆垛的结构设计机制才是决定它刚度的主导因素，这与试验结果相当吻合。 关键词：珍珠母；文石片；有机基质；力学特性；有限元法 中图分类号：0369 文献标识码：A 文章编号：1005—2615(2009)05．0660—05 Mechanics of MaterialsBasedon PropertiesComposite StackedMicrostructureofNacre SunJinmei．GgoW口nlin of (InstituteNano of Science，NanjingUniversity finite of areconstructedthe Abstract：3Delementmodels materials basedon microstructure0{ composite thenacreofmolluscshellsstackedwith and thin hexagonalaragoniteplateletsorganicinterlayers．Th— testsarcsimulatedthismodel．Itisfoundthat ofthe mod— Fee—point respective bending using regardless ulusof orthin modulusofthe structuremeetsa curve hexagonalplatelets interlayers，the composite withthoseof and mechanics ofthe structure relationship plateletsinterlayers．Andpropertiescomposite exhibitaremarkablescale onthemechanics from is effect．Finally，based parametersexperiments，it co