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理论与研究 康永·炭黑 / 橡胶复合材料多尺度微观结构分布模型
因此，M1 材料的微观结构的模拟显示了炭黑填料的 绘制。异相加载的材料为机械渗滤，即标本内部到处
连续路径，而材料 M2 中炭黑填料的路呈现背道而驰， 可以找到相同的力学行为的连续的路径。在实践中，
其被称为连续路径在模拟填料渗出的路径 [18] 。图 33a 相同的材料区域行为是根据对力学性能定义的阈值来
说明了材料 M2 的微观结构渗出的三维模拟，在每个 判断的。实际上，每一个几何渗滤标本也是机械渗透。
聚合上标记一种颜色。图 33b 中显示 le 模拟的大型渗 在本文中，研究了模拟微结构的几何渗流行为。机械
网络。渗流的填料可以采用相应标准来验证模型材料 渗流行为中，讨论了随着橡胶复合材料的压力放大行
的鉴定。下一节将处理这两个关于总体渗流标准的材 为。
料的验证。 2.3.2 几何渗流
一般可以采用几种实验和数值模拟技术来测量材
料中的几何渗流行为。几何渗流的两个特性 ：全局渗
流和局部渗流，全局渗流的概念被广泛使用。渗流模
型是填料连续路径直至到相反路径。全局渗流或非渗
流模拟过程中，可以定义局部的渗流。局部渗流概念
与小尺度材料在石缝渗透路径长度有关。在实践中，
通过一个阶段的路径长度互补性测量。这个局部测量
可促进对局部力学行为的信息了解。
2.3.3 验证
图 31 材料 M 2 的数值 TEM 图
图 34 说明了材料中填料体积分数函数电阻率的演
变。材料 M1 和 M2 都在炭黑体积分数等于 14% 关系
图上指出的。M1 为低的混合时间中，随着填料的体
积百分比的增加电阻率显著降低，这种现象通常是遇
到一个渗漏阈值。在这里，材料 M1 要考虑有关的电
阻率渗透。与 M1 材料相反，材料 M2 不用考虑电阻
率渗透，因为其电阻率很高。这些实验结果与有关学
者所获得的模拟是一致的。
图 32 材料 M 2 的数值 TEM 图
图 33 材料 M 1 的三维模拟
2.3 根据渗流标准进行模型的验证
图 34 两种材料的实验电阻率
2.3.1 渗流行为
观察非均匀介质的填料在矩阵中的渗流行为可 该模型验证了对全局渗流进行定量研究的能力。
以更好地了解材料的物理性能与微观结构的关系 [19] 。 这项研究，包括实现渗流模拟给定的大小比例。在进
曾有此方面的报道 [7~8] ，介绍了渗透两个的行为，几 行模拟微观结构的实现时，每个团聚体都要进行标记。
何渗流与机械渗流。对于两相材料，被认为是一个阶 微观结构模拟中发现一个渗透可以在同一个标记的团
段时，渗透几何这一阶段的连续路径可以在整个标本 聚体中的两个对立面内实现。两种材料 M1 和 M2 的
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2019 第 45 卷 ·19·
