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作者：王柱;左彦江;王俊璞;
单位：陕西科技大学机电工程学院;机械结构强度与振动国家重点实验室;
摘要：针对碳纳米颗粒聚合物内部导电颗粒随机分布且结构复杂的特点，本研究提出一种结合细观有限元分析与材料微观等效电路电阻计算的方法，对其力电响应行为进行模拟。首先，借助ABAQUS二次开发及改进型最近距离算法，建立碳纳米颗粒聚合物材料的代表性体积单元模型，通过有限元分析得到不同加载条件下相邻导电聚集体的间距变化。其次，通过转换矩阵法及隧穿电阻公式，对该复合材料所简化的随机电阻网络进行等效电阻的计算。最终以相邻导电聚集体间距为纽带，将导电聚合物电阻与全局应力相关联，得到其力电响应曲线。为验证该方法的有效性，以CB3100/硅橡胶材料为例，分别计算了不同轴向压缩应力下导电复合材料的电阻，并与文献中的数据进行对比。结果表明，该方法不仅能够有效模拟碳纳米颗粒聚合物的力电响应，且从细观尺度揭示了其应变传感机制。
关键词：碳纳米颗粒聚合物;;代表性体积单元;;细观有限元;;微观随机电阻网络;;力电响应
基金资助：国家自然科学基金资助项目(11702209);; 陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2019JQ-400,2021JQ-547)
