随着纳米科技的不断发展,聚合物基复合材料的填充颗粒已深入到纳米尺度,成为发展新型高性能材料的新方向,而纳米颗粒所带来的纳米效应,使得纳米复合材料具有不同于一般材料的优异的性能—既增强又增韧,有着巨大的发展潜力和前景。然而这些研究结果大多是在准静态条件下获得的,而在大多情况下材料可能需承受冲击/爆炸载荷的作用,因此,有必要在一个宽广应变率范围(从准静态到冲击动态)来认识纳米粒子的增强增韧效应及其机理。针对采用原位聚合法制备的橡胶/环氧树脂纳米复合材料,其中纳米橡胶颗粒的含量分别为0%、3%、6%和9%,本文做了以下研究:首先分别利用霍普金森压杆(SHPB)和MTS液压伺服材料试验机进行了纳米橡胶填充环氧树脂复合材料的动静态压缩和拉伸实验,研究了其从准静态到动态(应变率为: 10 ?3 / s ~10 3/s)的压缩力学性能,以及准静态下拉伸力学性能,同时基于实验结果,分析并给出了纳米橡胶颗粒对环氧树脂基体材料增强和增韧效果,以及探讨了其增韧机理;然后采用细观力学模型计算了微米级橡胶颗粒填充环氧树脂复合材料的弹性模量,并将实验结果与细观力学方法预测的性能进行比较,以探讨纳米级橡胶颗粒对基体材料环氧树脂的改性效果;最后,为描述环氧树脂橡胶纳米复合材料的力学行为,采用弹簧和粘壶模型的组合构建各含量下纳米复合材料的率相关、非线性粘弹性本构模型。研究结果表明:复合材料的弹性模量和屈服强度随纳米颗粒含量的增加而减少,随应变率的增加而增加;其韧性则随含量的增加而增加,具有较好的增韧效果。同时由细观力学模型得到的结果可知,本文实验所测得的不同纳米颗粒含量复合材料的弹性模量均高于理论计算值,因此可以认为纳米颗粒填充复合材料的增强效果比传统的微米颗粒的填充增强效果明显,也说明在分析纳米颗粒对复合材料力学行为影响时,必须考虑纳米效应。最后采用朱王唐模型描述环氧树脂橡胶纳米复合材料的率型非线性粘弹性本构,并能较好的和实验结果相吻合。