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摘要
通过建立三明治代表体单元的有限元模型，对石墨烯/环氧树脂纳米复合材料进行力学性能分析与预测。在有限元建模中，采用柔性结点梁单元模拟石墨烯结构，采用分层法处理材料属性梯度变化的黏结界面层，采用8结点六面体实体单元离散环氧树脂基体。首先通过与文献给出的石墨烯杨氏模量实验值和模拟计算值对比，确定柔性结点梁单元的柔性系数，然后在不考虑黏结界面层的情况下，预测石墨烯/环氧树脂纳米复合材料的杨氏模量Ecx,预测结果与混合率（Role of Mixture,简称“ROM”）公式的计算结果非常吻合，验证了本文提出方法的正确性和可靠性。通过杨氏模量Ecx和剪切模量Gxy的数值算例，讨论了分层法处理材料属性梯度变化的黏结界面层的收敛性，结果表明当黏结界面层划到8层时，已经得到很好的收敛结果。当考虑黏结界面层时，杨氏模量Ecx的预测结果大于ROM结果，并且在黏结界面层材料属性指数函数分布情况下，Ecx计算值比ROM值更接近实验值，验证了考虑黏结界面层的必要性。
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单位建筑工程学院; 广西大学
