碳纳米纤维增强模拟月壤地聚合物抗冲击性能研究

作     者：李峰 陈姝予 张荣荣 周思齐 

作者机构：北京航空航天大学交通科学与工程学院 

出 版 物：《华中科技大学学报(自然科学版)》 (Journal of Huazhong University of Science and Technology(Natural Science Edition))

年 卷 期：2024年第8期

页      面：76-83页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070401[理学-天体物理] 0704[理学-天文学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(42241128,52308427) 中国博士后科学基金面上项目(2023M730174) 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室开放基金资助项目(K202206) 北京市科协青年人才托举工程资助项目(BYESS2023418) 中国科协青年人才托举工程资助项目(YESS20230576) 

主　　题：碳纳米纤维 模拟月壤 地聚合物 有限元仿真 抗冲击性能 

摘      要：为了提升月表微陨石冲击频发环境下原位建造材料的抗冲击性能，在模拟月壤地聚合物中添加超声分散和球磨分散的碳纳米纤维(CNF)，通过落锤冲击试验和有限元模拟的方法，探究CNF增强模拟月壤地聚合物的抗冲击性能.结果表明：在模拟直径10 mm的微陨石冲击作用下，模拟月壤地聚合物板的损伤范围及深度均随着冲击速度的增加而增加.加入CNF后，300 mm厚模拟月壤地聚合物板可以抵抗直径10 mm微陨石20 km/s速度的冲击作用不发生贯穿破坏，CNF的加入最多可降低46%的损伤深度，提升47%的抗冲击极限能量.当承受同等条件冲击作用且不发生贯穿破坏时，CNF降低了对地聚合物板的厚度要求.CNF的添加显著提高了模拟月壤地聚合物板的抗冲击性能，使其在较低厚度下仍能有效抵抗冲击，从而有效节约了原材料的消耗.