復(fù)合化是高性能隔熱材料設(shè)計(jì)的重要途徑,而數(shù)值方法成為目前預(yù)測(cè)材料性能最為有效的手段。本文以南水北調(diào)工程大型混凝土結(jié)構(gòu)表面保溫為應(yīng)用背景,以空心玻璃微球（HGM）/環(huán)氧復(fù)合隔熱材料為研究對(duì)象,開展了HGM/環(huán)氧復(fù)合材料隔熱性能數(shù)值計(jì)算方法、性能預(yù)測(cè)及組分比設(shè)計(jì)研究。由于空心玻璃微球本身為兩相材料（玻璃、空氣）,而且尺寸很小,給數(shù)值模型的建立帶來(lái)了極大困難,因此如何對(duì)HGM作均勻化處理,是高填充HGM/環(huán)氧復(fù)合材料隔熱性能數(shù)值模擬的關(guān)鍵。本文首先建立了低填充下的三相（樹脂、玻璃和空氣）模型和兩相（樹脂和均勻化空心玻璃微球）模型,通過(guò)兩者等效得到HGM有效導(dǎo)熱系數(shù);然后基于兩相模型,對(duì)高填充下的復(fù)合材料隔熱性能進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)研究,并分析了多種因素對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)的影響規(guī)律;最后對(duì)不同組分比下復(fù)合材料的粘度、熱膨脹系數(shù)、粘接強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試及分析,為復(fù)合隔熱材料的設(shè)計(jì)與制備提供依據(jù)。本文的主要研究成果如下:（1）研究了HGM均勻化處理方法,得到了HGM有效導(dǎo)熱系數(shù)。針對(duì)低填充復(fù)合材料中HGM分散較為均勻、無(wú)相互作用的特征,采用隨機(jī)序列吸附算法建立填料體積分?jǐn)?shù)為5%的復(fù)合... 

【文章來(lái)源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)均勻化過(guò)程

圖 1-2 Loeb 多孔材料物理模型[29]003(1 )1(1 )4cs sLLsPk k PPPkG ε σd T= + + (1-4)式中：sk 為固體球殼導(dǎo)熱系數(shù)，csk 為空心球形材料有效導(dǎo)熱系數(shù)；0P 代表二維孔隙率，即與熱流方向垂直的橫截面上的孔隙率，LP 代表一維孔隙率，即與熱流平行方向的孔隙率，二維孔隙率和一維孔隙率的乘積即為多孔材料的孔隙率；G 為氣孔的幾何因子，其取值和氣孔形狀相關(guān)，當(dāng)氣孔為球形時(shí)，G=2/3；d 為熱流方向上氣孔的最大尺寸，ε 為氣體輻射表面的熱發(fā)射率，σ 為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(shù)，T為研究對(duì)象的平均溫度。劉書田等首先對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行均勻化處理，求得導(dǎo)熱系數(shù)的二階對(duì)稱張量[30]；其次詳細(xì)分析了多孔材料的熱傳導(dǎo)機(jī)理，根據(jù)自洽方法和廣義自洽方法分別求解了空心球形材料熱流密度及平均溫度梯度，基于求解結(jié)果及傅里葉熱傳

3 34(3=gg g gHGMt t tR R tm VV V Vρ πρρ = =）(2-1)其中：HGMρ —空心玻璃微球密度，單位：g·cm-3；gm —硼硅酸鹽玻璃質(zhì)量，單位：g；gρ —硼硅酸鹽玻璃密度，單位：g·cm-3；tV —空心玻璃微球體積，單位：cm3；gV —硼硅酸鹽玻璃體積，單位：cm3；R—空心玻璃微球粒徑，單位：cm；t —空心玻璃微球壁厚，單位：cm。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[4]聚酰胺固化劑和縮水甘油醚稀釋劑合成及改性性能研究[D]. 張國(guó)輝.吉林大學(xué) 2011
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本文編號(hào)：3253151