碳納米管碳纖維多尺度復(fù)合材料的層內(nèi)增剛與層間增韌的數(shù)值模擬的綜述報(bào)告碳納米管碳纖維復(fù)合材料(CNT-CF/CNF-CF)是一種具有優(yōu)異性能的多尺度復(fù)合材料，其廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療和體育器材等領(lǐng)域。其中，層間增韌和層內(nèi)增剛是該復(fù)合材料受到廣泛關(guān)注的兩個(gè)重要性能指標(biāo)。在本文中，我們將針對(duì)該復(fù)合材料的層內(nèi)增剛和層間增韌進(jìn)行研究，并綜述其模擬方法和數(shù)值模擬結(jié)果。一、層內(nèi)增剛的數(shù)值模擬層內(nèi)增剛指在該復(fù)合材料中由纖維增強(qiáng)的矩陣材料之中，纖維的剛度被增強(qiáng)。因此，層內(nèi)增剛的提高可以顯著提高整個(gè)材料復(fù)合材料的剛度和強(qiáng)度。下面，我們將針對(duì)層內(nèi)增剛進(jìn)行數(shù)值模擬，并分別介紹其方法和結(jié)果：（一）方法：1、基于分子動(dòng)力學(xué)模擬（MD）的層內(nèi)增剛分子動(dòng)力學(xué)模擬是一種基于物理力學(xué)和計(jì)算機(jī)模擬的方法，該方法能夠很好地模擬材料的微觀結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)行為。對(duì)于碳納米管和碳纖維復(fù)合的多尺度復(fù)合材料，可以利用該方法模擬納米材料結(jié)構(gòu)、分布和納米填料的增強(qiáng)作用。通過層間平衡狀態(tài)的調(diào)整，模擬不同固相和溶相溫度、溶液濃度、納米管含量等多個(gè)因素對(duì)復(fù)合材料層內(nèi)增剛的影響。2、基于有限元分析（FEA）的層內(nèi)增剛有限元分析是用于求解連續(xù)介質(zhì)力學(xué)問題的數(shù)值方法，它將有限元素拆分成小的部分并進(jìn)行分析?？梢圆捎迷摲椒M材料的微觀結(jié)構(gòu)和納米管和纖維的特性，以及它們之間的相互作用。（二）結(jié)果：經(jīng)過數(shù)值模擬，可以通過計(jì)算力學(xué)性質(zhì)如層內(nèi)剪切模量、彈性模量、層間剪切強(qiáng)度以及材料的內(nèi)部分布等關(guān)鍵參數(shù)，來評(píng)估層內(nèi)增剛。使用這兩種模擬方法所得的結(jié)果表明，納米管和纖維的共存可以顯著提高CNT-CF/CNF-CF的層內(nèi)剛度，使其在彎曲和壓縮等力學(xué)方向上具有更好的穩(wěn)定性和剛度。其中，分子動(dòng)力學(xué)模擬方法比有限元分析方法更具優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗梢阅M比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，比如單層、多層、所需插入的碳納米管和纖維等。二、層間增韌的數(shù)值模擬層間增韌是指在該復(fù)合材料中納米管與纖維之間形成了良好的界面，能夠進(jìn)行相互連接和協(xié)同作用，從而增加整個(gè)材料復(fù)合材料的韌性。下面，我們將針對(duì)層間增韌進(jìn)行數(shù)值模擬，并分別介紹其方法和結(jié)果：（一）方法：1、基于分子動(dòng)力學(xué)模擬（MD）的層間增韌MD模擬方法不僅可以用于層內(nèi)增剛模擬，也可以用于模擬層間增韌性能，該方法可以模擬碳納米管與碳纖維的載荷處理、界面耦合和分子間相互作用等。2、基于斷裂力學(xué)模擬（FEM）的層間增韌斷裂力學(xué)模擬是利用有限元分析對(duì)這種復(fù)合材料進(jìn)行建模。模型通過建立纖維-導(dǎo)管間界面模型可以模擬不同載荷下層間剝離的特性。通過不同材料參數(shù)的調(diào)整可以得到不同的數(shù)值模擬結(jié)果。（二）結(jié)果：由于界面模型的復(fù)雜性和計(jì)算強(qiáng)度的需求，MD方法在研究CNT-CF/CNF-CF的層間增韌中不如有限元模擬方法?；谟邢拊M，可以很好的模擬材料層間剪力和層間承載能力，但是，這種方法也存在一些局限性。例如，無(wú)法同時(shí)考慮材料的多孔性和幾何結(jié)構(gòu)等。綜合上述，無(wú)論是層內(nèi)增剛還是層間增韌，數(shù)值模擬方法都可以為