论文摘要
碳/碳复合材料是一种由碳纤维增强体与碳基体组成的复合材料,由于其重量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温等一系列无可比拟的优异特性,目前已被广泛的应用于航空航天、军事、汽车工业等领域。而碳/碳复合材料的等效热导率作为基本的热物性参数,决定了整体材料的导热性能。因此,如何方便而又准确的获得等效热导率是进一步研究与应用碳/碳复合材料的基础。本文将采用有限元模拟针对等效热导率计算过程中存在的一些问题进行研究。由于碳/碳复合材料内部微观结构复杂,且特征尺度跨度较大,此需要采用双尺度模拟进行研究。而各向异性的沥青基碳/碳复合材料作为其中一类高导热复合材料,其中的沥青基基体热导率的测量存在着诸多的困难。因此,本文建立了各向异性的沥青基碳减复合材料有限元模型,结合实验结果就可以反推基体热导率。这一方法对进一步提高整体热导率,优化工艺流程具有指导性意义。对于文献中对碳/碳复合材料有限元模拟研究中边界条件选取混乱的问题,本文详细的给出了温度边界条件、热流边界条件与周期性边界条件的具体形式以及每种边界条件下等效热导率的计算方法。本文对比了单向碳/碳复合材料和平纹编织碳/碳复合材料中三种边界条件的计算结果,并给出了每种边界条件的适用范围以及相对误差。本研究为碳/碳复合材料的有限元模拟研究中边界条件的选取提供了依据,具有非常重要的意义。在碳/碳复合材料的导热研究中,研究者们通常采用双尺度数值模型进行有限元模拟。但是由于有限元模拟需要一系列的建模、离散、求解、后处理等复杂的过程,在实际的工程应用中,有时候一个简单方便又可靠的计算公式往往更受青睐。因此,研究人员通过各种方式发展了各式各样的解析模型。而对于各向异性的沥青基碳碳复合材料,目前还没有一个可以适用的公式可以直接进行计算。因此,本文首先对比了常用的几种解析模型,证明Pilling模型对于各向同性单向碳/碳材料具有较好的吻合度。然后通过有限元模拟导出各向异性的纤维与基体等效热导率表达式,并引入Pilling模型。本文提出了针对各向异性单向碳/碳复合材料的解析模型表达式。这一模型可以方便的计算各向异性的单向碳/碳复合材料的等效热导率。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 李樑
导师: 王晓东
关键词: 碳复合材料,等效热导率,有限元,各向异性,边界条件
来源: 华北电力大学(北京)
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 物理学,材料科学
单位: 华北电力大学(北京)
基金: 国家杰出青年科学基金(No.51525602)
分类号: TB332;O551.3
DOI: 10.27140/d.cnki.ghbbu.2019.000962
总页数: 64
文件大小: 6927K
下载量: 121
相关论文文献
- [1].单向碳/碳复合材料高温疲劳试验研究[J]. 推进技术 2019(02)
- [2].三维无纬布穿刺碳/碳复合材料几何构型对拉伸试验性能的影响研究[J]. 工程与试验 2016(04)
- [3].准三维针刺碳/碳复合材料几何构型对压缩试验性能的影响研究[J]. 工程与试验 2017(02)
- [4].准三维针刺碳/碳复合材料拉伸试验几何构型比对研究[J]. 工程与试验 2017(02)
- [5].碳/碳复合材料陶瓷涂层的研究现状及其氧化机理分析[J]. 渭南师范学院学报 2016(12)
- [6].碳/碳复合材料装备与应用荣获国家奖[J]. 高科技纤维与应用 2013(05)
- [7].超高温结构复合材料国防重点实验室陕西省碳/碳复合材料工程技术研究中心[J]. 中国材料进展 2013(11)
- [8].高导热碳/碳复合材料微观结构及导热性能[J]. 材料工程 2020(11)
- [9].高导热碳/碳复合材料的制备[J]. 上海大学学报(自然科学版) 2014(01)
- [10].揭秘“被保密”的高新复合材料 碳/碳复合材料工艺技术装备及应用[J]. 纺织服装周刊 2012(11)
- [11].碳/碳复合材料作为发热体构件的电性能研究[J]. 有色矿冶 2019(02)
- [12].三维编织碳/碳复合材料高温力学及疲劳试验研究[J]. 南京工业大学学报(自然科学版) 2018(01)
- [13].碳/碳复合材料的热压烧结制备工艺与力学性能[J]. 中国陶瓷 2018(09)
- [14].等离子体化学气相沉积法制备点发散状碳/碳复合材料[J]. 青岛科技大学学报(自然科学版) 2018(S1)
- [15].多向编织碳/碳复合材料喉衬烧蚀细/微观结构的表征与分析[J]. 复合材料学报 2013(S1)
- [16].低密度碳/碳复合材料的制备与性能[J]. 机械工程材料 2012(11)
- [17].三维绕编穿刺碳/碳复合材料几何构型对拉伸试验性能的影响研究[J]. 工程与试验 2016(03)
- [18].碳/碳复合材料高温抗氧化涂层的研究进展[J]. 腐蚀与防护 2009(10)
- [19].低烧蚀碳/碳复合材料切削刀具适应性研究[J]. 宇航材料工艺 2015(05)
- [20].磁控溅射法制备碳/碳复合材料SiC/MoSi_2-ZrB_2涂层的结构及抗氧化性能研究(英文)[J]. 稀有金属材料与工程 2017(12)
- [21].碳/碳复合材料旋转指尖密封性能分析[J]. 机械工程学报 2018(19)
- [22].文摘[J]. 炭素技术 2017(03)
- [23].超高温用碳/碳复合材料研究进展[J]. 河南建材 2019(03)
- [24].陶瓷基与碳/碳复合材料拉伸性能试验研究进展[J]. 硅酸盐通报 2015(07)
- [25].编织碳/碳复合材料剪切性能测试方法研究[J]. 科学技术与工程 2011(01)
- [26].碳/碳复合材料表面掺镁羟基磷灰石生物涂层的体外性能[J]. 中国组织工程研究 2017(34)
- [27].《高压强条件下低烧蚀率、高密度、低成本碳/碳喉衬研制》 项目人:上海大学复合材料研究中心副研究员李红[J]. 纺织服装周刊 2014(44)
- [28].金博科技:天上人间话创新[J]. 发明与创新 2012(08)
- [29].技术市场[J]. 发明与创新(综合科技) 2013(02)
- [30].碳纳米管对碳/碳复合材料压缩力学性能影响[J]. 功能材料 2020(05)