本文關(guān)鍵詞：非完美界面復(fù)合材料有效傳熱性和彈性性能理論研究　出處：《西南交通大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 不完美界面 橢球夾雜 纖維復(fù)合材料 溫度場跳躍 法向熱流跳躍 位移場跳躍 法向應(yīng)力不連續(xù)

【摘要】：本論文旨在研究含不完美界面的兩相復(fù)合材料的有效力學(xué)性能：有效熱傳導(dǎo)和彈性性能,和描述不完美界面對有效力學(xué)性能的影響。本文首先對復(fù)合材料過渡層的物理場不連續(xù)的現(xiàn)象進(jìn)行研究,給出物理量在粘合過渡層的跳躍關(guān)系,并對其進(jìn)行數(shù)學(xué)表示,隨后用沒有厚度的具有相同不連續(xù)性質(zhì)的不完美界面來取代存在的過渡層。然后在不同的物理背景下：熱學(xué)和線彈性,分別得到相應(yīng)的通用不完美界面的理論模型。最后以界面跳躍條件和邊界條件來約束引入的合適的物理場函數(shù),通過細(xì)觀力學(xué)模型求得有效模量。論文的第一個(gè)研究目標(biāo)是得到含橢球夾雜和通用不完美界面的復(fù)合材料的有效熱傳導(dǎo)率。組成此復(fù)合材料的夾雜和基體相的材料為各向同性導(dǎo)熱材料。關(guān)于熱傳導(dǎo)的通用不完美界面描述為在此界面處溫度場和法向熱流不連續(xù),溫度場的跳躍與法向熱流的界面處平均值成正比,而界面處的法向熱流跳躍與溫度場的界面處平均值的平面拉普拉斯算子成正比。當(dāng)通用不完美界面模型只包括溫度場跳躍,且溫度場的跳躍與法向熱流的界面處平均值成正比時(shí),通用不完美界面模型變成Kapitza熱阻界面模型；反之,只存在界面處的法向熱流跳躍,并與溫度場的界面處平均值的平面拉普拉斯算子成正比的這種情況下的界面模型被稱為高導(dǎo)熱界面模型(HC)。由于目標(biāo)復(fù)合材料中包含的夾雜為橢球形狀,論文采用了Lame函數(shù)來描述復(fù)合材料中的溫度場,通過傅立葉定律求得熱流密度。隨后根據(jù)施加的邊界條件和不完美界面處溫度場和法向熱流密度的跳躍關(guān)系確定溫度場。最后采用Dilute模型和Mori-Tanaka模型求得夾雜稀疏分布和非稀疏分布下的復(fù)合材料有效熱導(dǎo)率。求得的通用不完美界面復(fù)合材料的有效熱導(dǎo)率經(jīng)過簡化與前人得到的Kapitza熱阻界面模型和高導(dǎo)熱界面模型情況下有效熱導(dǎo)率進(jìn)行比較,并研究夾雜的尺寸和形狀對有效熱導(dǎo)率的影響。第二個(gè)研究目的是通過廣義自洽模型(GSCM)得到圓柱型纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的5個(gè)橫觀各向同性的有效線彈性模量的解析解。此纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的組成相：纖維夾雜和基體,都是各向同性線彈性材料。目標(biāo)復(fù)合材料中存在于基體和纖維的界面被認(rèn)為是不完美的。可以用通用各向同性彈性模型來對這個(gè)不完美界面進(jìn)行數(shù)學(xué)描述,這個(gè)各向同性不完美界面模型包含了兩個(gè)被廣泛應(yīng)用的特殊界面：彈簧界面模型(Spring-layer interface model)和薄膜界面模型(Membrane-type interface model)。通過對目標(biāo)復(fù)合材料的邊界上施加5種基礎(chǔ)的均勻荷載,分別求出在這5種情況下的位移,應(yīng)變和應(yīng)力場函數(shù),然后利用GSCM來求得有效彈性模量的解析解。由于彈簧界面模型和薄膜界面模型是通用各向同性彈性模型的兩種特殊情況,所以所得到的結(jié)果在一定程度上擴(kuò)展了以往含有彈簧界面或薄膜界面纖維復(fù)合材料的結(jié)果。數(shù)值算例來說明有效彈性模量隨纖維橫截面半徑變化而變化的趨勢。最后,本篇論文對所做工作進(jìn)行了總結(jié)。
[Abstract]:This paper aims to study the effective mechanical properties of containing imperfect two-phase composite material interface: effective heat conduction and elastic properties, and describe the effects of imperfect interface on the effective mechanical properties. The thesis studied the physical field of the composite transition layer discontinuous phenomenon, given physical quantities in the relationship between the jump adhesion transition layer. And carries on the mathematical representation, followed by not having the same thickness of the discontinuous nature of imperfect interface to replace the transition layer exists. Then in different physical backgrounds: thermal and elastic, respectively corresponding to the general theoretical model of imperfect interface. The physical field function suitable to the interface jump conditions and finally the boundary condition constraints, the micromechanics model to obtain the effective modulus. The first goal of this thesis is to get the inclusion and general imperfect interface with complex ellipsoid The effective thermal conductivity of the composite material. The rate of composite inclusions and matrix phase composed of isotropic conductive materials. The general of the heat conduction and imperfect interface description for this interface at the temperature field and heat flux method to discontinuous, temperature jump and method to the surface heat flux is proportional to the average value of, and the interface method to the heat flux at the interface with the operator Laplasse jump plane temperature field is proportional to the average value. When general imperfect interface model only includes temperature field and temperature field of the jump, jump and method to interface heat flux is proportional to the average value, general imperfect interface model into Kapitza model and interface thermal resistance; that exists only at the interface of the normal flux jumps, the interface model and temperature field at the interface of the average value of the plane is proportional to the Laplasse operator is called high thermal interface model (HC). Because the target composite contains inclusions as ellipsoid shape, this paper uses the Lame function to describe the temperature field of composite material, the heat flux obtained by the Fu Liye's law. Then according to the boundary conditions and imperfect interface temperature field and heat flux jump method to determine the temperature field is obtained. Finally the relationship between mixed composite materials the effective thermal conductivity of the sparse distribution and non sparse distribution rate by using Dilute model and Mori-Tanaka model. The general is not perfect after the effective thermal conductivity and thermal resistance of Kapitza interface model is simplified by predecessors and high thermal interface model are compared with the case of effective thermal conductivity of composite interface rate, and inclusion in the size and shape effects on effective thermal conductivity the rate of second. The purpose of this study is through the generalized self consistent model (GSCM) to get cylindrical fiber reinforced composite material 5 transversely with The effective elastic modulus of analytic solution. The composition of this phase: fiber reinforced fiber inclusions and matrix are isotropic linear elastic material. The composite target exists in the matrix and fiber interface is not perfect. You can use generic isotropic elastic model of the imperfect interface the mathematical description, the isotropic imperfect interface model consists of two special interface is widely used: spring interface model (Spring-layer interface model) and film interface (Membrane-type interface model) model. The uniform load applied on the 5 basic goals according to the composite boundary, calculates the displacement in the 5 under the condition of strain and stress field analysis function, then to calculate the effective elastic modulus of the GSCM solution. The interface interface spring model and the thin film model is general isotropic Two special elastic model, so the results obtained in a certain extent, extends the previous spring containing film interface interface or fiber composite results. Numerical examples show that the effective elastic modulus varies with the radius of the fiber cross-section change trend. Finally, this thesis summarizes the work.

【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孫慕瑾;復(fù)合材料的界面(一)[J];工程塑料應(yīng)用;1981年01期

2 蔣宇梅;;銅/鋁復(fù)合材料及其界面研究[J];中國科技信息;2009年19期

3 黃勇，張宗濤，江作昭;晶須補(bǔ)強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料界面研究進(jìn)展[J];硅酸鹽學(xué)報(bào);1996年04期

4 李四清,鄧永瑞;鍍鈦膜與Mg-PSZ界面的研究[J];材料工程;1992年S1期

5 杜光輝;宋玉強(qiáng);李世春;;Ti-Cu固相擴(kuò)散界面研究[J];熱加工工藝;2007年03期

6 邵貝羚，王鋒，，王殿斌;K＿2TiF＿6－SiC增強(qiáng)Al基復(fù)合材料的界面研究[J];電子顯微學(xué)報(bào);1994年06期

7 任富忠;高家誠;譚尊;;碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的界面研究進(jìn)展[J];功能材料;2009年12期

8 陳方生,劉玉先,陳茂愛;SiC顆粒增強(qiáng)LD_2基復(fù)合材料的界面研究[J];山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期

9 許承惠,吳潤,田薇;Fe基－Al_2O_3復(fù)合材料的界面研究[J];武漢冶金科技大學(xué)學(xué)報(bào);1996年03期

10 王維東,王勇,何艷玲,李紅林;噴瓷管線接頭焊后涂層與基體的界面研究(Ⅱ)[J];材料工程;1999年02期

相關(guān)會議論文 前5條

1 陳力俊;王閔弘;劉重希;陳樹仁;陳文照;;磊晶金屬/矽晶界面研究[A];海峽兩岸電子顯微學(xué)研討會論文專集[C];1992年

2 黃大千;;碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的界面研究[A];第六次全國電子顯微學(xué)會議論文摘要集[C];1990年

3 邵貝羚;王鋒;王殿斌;;K_2TiF_6-SiC增強(qiáng)Al基復(fù)合材料的界面研究[A];第八次全國電子顯微學(xué)會議論文摘要集（Ⅱ）[C];1994年

4 金賢;趙琦;張同心;包建軍;;EVA/MH復(fù)合材料的界面研究[A];2007年全國高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會論文摘要集（下冊）[C];2007年

5 崔光磊;;鋰空電池的界面研究[A];中國化學(xué)會第29屆學(xué)術(shù)年會摘要集——第24分會：化學(xué)電源[C];2014年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 陳曉惠;人性化的界面設(shè)計(jì)[N];美術(shù)報(bào);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 徐陽;非完美界面復(fù)合材料有效傳熱性和彈性性能理論研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 黃坤;軟件交互界面的人機(jī)工程學(xué)研究和評估[D];東華大學(xué);2006年

3 任思聰;復(fù)合多孔材料非完美界面數(shù)值模擬方法[D];西南交通大學(xué);2014年

4 高強(qiáng);智能手機(jī)視覺交互界面設(shè)計(jì)的新訴求[D];北京交通大學(xué);2012年

5 石萍萍;年輕化的家電產(chǎn)品界面設(shè)計(jì)研究[D];景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院;2010年

6 李晨;GPS汽車導(dǎo)航儀界面的交互設(shè)計(jì)研究[D];山東大學(xué);2008年

7 章禮宏;支持FPGA的EDA軟件交互界面設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2009年

8 高慶剛;電腦游戲的視覺界面分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

本文編號：1399832