近年來,為了適應(yīng)飛行器輕量化、低成本的趨勢以及對深空探測的需求,航天領(lǐng)域?qū)p質(zhì)燒蝕材料提出了迫切需求。PICA（Phenolic Impregnated Carbon Ablator）復(fù)合材料作為新一代低密度碳/酚醛材料,其密度是傳統(tǒng)碳/酚醛復(fù)合材料的1/5左右,并且具有非常優(yōu)異的防/隔熱性能和燒蝕性能,多次被成功應(yīng)用于大氣再入和星際探索飛行器的熱防護(hù)結(jié)構(gòu)材料。在氣動熱作用下,PICA復(fù)合材料會發(fā)生激烈的物理化學(xué)反應(yīng)甚至燒蝕現(xiàn)象,當(dāng)溫度升高后首先酚醛樹脂基體發(fā)生熱解反應(yīng),熱解氣體從材料內(nèi)部引射到邊界層引起熱阻塞效應(yīng)以及表面燒蝕后退現(xiàn)象等,因此有必要對輕質(zhì)碳酚醛復(fù)合材料酚醛樹脂基體熱解機制、燒蝕機理進(jìn)行研究,進(jìn)而建立材料的熱響應(yīng)分析模型預(yù)報材料防/隔熱性能,對熱防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計與評價具有非常重要的作用。首先,對輕質(zhì)碳/酚醛復(fù)合材料和酚醛樹脂基體進(jìn)行熱失重實驗,利用峰值分析法對微分失重曲線進(jìn)行分析獲得了材料的熱解動力學(xué)模型。并從質(zhì)量損失機理和能量損失機理兩方面對輕質(zhì)碳/酚醛復(fù)合材料在氣動熱環(huán)境下的燒蝕機理進(jìn)行了分析。其次,基于輕質(zhì)碳/酚醛復(fù)合材料的燒蝕防隔熱機理及材料熱解動力學(xué)模型,建立宏觀... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 樹脂基復(fù)合材料的燒蝕機理
        1.2.2 燒蝕實驗分析
        1.2.3 多物理場復(fù)雜環(huán)境的耦合計算
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 低密度碳/酚醛復(fù)合材料的熱解動力學(xué)與燒蝕機理
    2.1 引言
    2.2 熱失重及熱解動力學(xué)分析
        2.2.1 熱失重實驗
        2.2.2 熱解動力學(xué)模型
    2.3 燒蝕機理
        2.3.1 質(zhì)量損失機理
        2.3.2 能量損失機理
    2.4 本章小結(jié)
第3章 低密度碳/酚醛復(fù)合材料體積平均化的熱-化學(xué)耦合模型
    3.1 引言
    3.2 控制微分方程的推導(dǎo)
        3.2.1 質(zhì)量守恒方程
        3.2.2 動量守恒方程
        3.2.3 能量守恒方程
    3.3 邊界條件
        3.3.1 表面能量平衡方程
        3.3.2 表面質(zhì)量平衡方程
    3.4 本章小結(jié)
第4章 低密度碳/酚醛復(fù)合材料燒蝕實驗及分析
    4.1 引言
    4.2 實驗材料及方法介紹
    4.3 實驗設(shè)備與過程
    4.4 實驗結(jié)果與分析
        4.4.1 試樣形貌分析
        4.4.2 溫度場分析
        4.4.3 位移場分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于COMSOL的輕質(zhì)碳/酚醛復(fù)合材料熱-化學(xué)耦合計算
    5.1 引言
    5.2 低密度碳/酚醛復(fù)合材料基本性能參數(shù)
    5.3 多物理場耦合計算模型
    5.4 計算結(jié)果與討論
        5.4.1 溫度場分析
        5.4.2 熱解程度分析
        5.4.3 氣體壓力場
        5.4.4 熱解氣體速度分析
        5.4.5 體積燒蝕條件下各吸熱機制對總吸熱能力的貢獻(xiàn)
    5.5 本章總結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]酚醛浸漬碳燒蝕體（PICA）的制備、結(jié)構(gòu)及性能[J]. 賈獻(xiàn)峰,劉旭華,喬文明,凌立成,龍東輝.  宇航材料工藝. 2016(01)
[2]高硅氧/酚醛復(fù)合材料熱-力-化學(xué)多物理場耦合計算[J]. 陳海龍,方國東,李林杰,時圣波,梁軍.  復(fù)合材料學(xué)報. 2014(03)
[3]C/C復(fù)合材料的熱化學(xué)燒蝕和溫度場耦合分析[J]. 楊德軍,李旭東.  復(fù)合材料學(xué)報. 2013(02)
[4]超高溫、大熱流、非線性氣動熱環(huán)境試驗?zāi)M及測試技術(shù)研究[J]. 吳大方,潘兵,高鎮(zhèn)同,牟朦,朱林,王岳武.  實驗力學(xué). 2012(03)
[5]熱重質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)對酚醛樹脂熱解行為及動力學(xué)研究[J]. 黃娜,劉亮,王曉葉.  宇航材料工藝. 2012(02)
[6]絕熱材料動態(tài)燒蝕試驗方法[J]. 孫翔宇,張煒,胡淑芳,王德,陳思,熊紅超.  推進(jìn)技術(shù). 2011(04)
[7]1200℃高溫?zé)岘h(huán)境下全場變形的非接觸光學(xué)測量方法研究[J]. 潘兵,吳大方,高鎮(zhèn)同,王岳武.  強度與環(huán)境. 2011(01)
[8]輕質(zhì)防/隔熱功能材料現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 胡良全.  功能材料信息. 2010(02)
[9]低密度材料防熱機理及熱響應(yīng)數(shù)值模擬[J]. 王淑華,張亮,張友華.  宇航材料工藝. 2009(05)
[10]基于RTR技術(shù)的絕熱層燒蝕實時測量試驗[J]. 王希亮,何國強,李江,陳劍,劉洋.  固體火箭技術(shù). 2006(05)

博士論文
[1]高硅氧/酚醛復(fù)合材料的燒蝕機理及熱—力學(xué)性能研究[D]. 時圣波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]酚醛樹脂的熱解研究[D]. 馬偉.重慶大學(xué) 2007



本文編號：3257766