碳/碳復合材料是一種由碳纖維增強體與碳基體組成的復合材料,由于其重量輕、模量高、比強度大、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫等一系列無可比擬的優(yōu)異特性,目前已被廣泛的應用于航空航天、軍事、汽車工業(yè)等領域。而碳/碳復合材料的等效熱導率作為基本的熱物性參數(shù),決定了整體材料的導熱性能。因此,如何方便而又準確的獲得等效熱導率是進一步研究與應用碳/碳復合材料的基礎。本文將采用有限元模擬針對等效熱導率計算過程中存在的一些問題進行研究。由于碳/碳復合材料內(nèi)部微觀結構復雜,且特征尺度跨度較大,此需要采用雙尺度模擬進行研究。而各向異性的瀝青基碳/碳復合材料作為其中一類高導熱復合材料,其中的瀝青基基體熱導率的測量存在著諸多的困難。因此,本文建立了各向異性的瀝青基碳減復合材料有限元模型,結合實驗結果就可以反推基體熱導率。這一方法對進一步提高整體熱導率,優(yōu)化工藝流程具有指導性意義。對于文獻中對碳/碳復合材料有限元模擬研究中邊界條件選取混亂的問題,本文詳細的給出了溫度邊界條件、熱流邊界條件與周期性邊界條件的具體形式以及每種邊界條件下等效熱導率的計算方法。本文對比了單向碳/碳復合材料和平紋編織碳/碳復合材料中三種邊界條件的計算... 

【文章來源】：華北電力大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－３?ＰＡＮ基碳纖維與瀝青基碳纖維復合材料的顯微照片與截面示意圖［ｍｉ??１＿２．３碳基體??

且具有更好的剛度以及順滑度。而３Ｋ纖維束則是最常見的一類，重量輕、具有相??對較低的剛度，被廣泛的應用于各行各業(yè)。??二維編織碳／碳復合材料通常有平紋、斜紋和緞紋三種編織方式，如圖１－５所示。??平紋編織是二維編織碳／碳復合材料中最常用的基本且平衡的增強體，斜紋編織具有??比較松弛的交織，編織物的特征是有對角斜線，緞紋編織具有很好的垂懸性，表面??光滑且厚度最�。郏矗荨Ｔ诙S編織碳／碳復合材料中，經(jīng)線是指平行編織布邊的紗線系??統(tǒng)，緯線就是垂直于經(jīng)線沿布料寬度方向的紗線｜｜５］。二維編織碳／碳復合材料的厚度??相對于平面尺寸很小，具有各向異性熱導率，面內(nèi)剪切抗力較差，由于纖維束交織??點處纖維束彎曲或呈波狀，二維編織碳／碳復合材料的模量比纖維材料小得多［｜５］。導??熱性能通常的影響因素包括編織類型、幾何參數(shù)、纖維與基體材料性質(zhì)、纖維體積??分數(shù)等。??４??

?（ｃ）緞紋??圖丨－５二維編織碳／碳復合材料的三種常見編織方式??三維編織碳／碳復合材料通常有三維四向、三維五向等結構［１６１＇如圖１－６所示。??在三維編織物結構中，平面外的特性于平面內(nèi)的特性一樣重要，不能像二維結構中??那樣被忽略。影響三維編織碳／碳復合材料傳熱和力學特性的主要因素有：纖維束尺??寸、纖維束間距、編織結構、材料特性等。??１１Ｈ??（ａ）二維四向?（ｂ）二維五向?（ｃ）二維７、－向?（ｄ）二維七向??圖１－６三維編織復合材料結構丨｜６，１７】??１．３導熱問題研究進展??近年來，不少研宄者針對編織碳／碳復合材料的傳熱問題進行了大量研究。主要??分為數(shù)值法、解析法和實驗法三種。??由于編織碳／碳復合材料的幾何結構比較復雜，對于二維或者三維編織的碳／碳??復合材料，解析法比較困難。因此，基于準確的幾何模型的數(shù)值法被廣泛的應用于??編織結構的碳／碳復合材料研宄中。數(shù)值法首先需要建立相應的數(shù)值模型，最初研究??者提出了簡化的馬賽克模型｜｜８１，逐漸發(fā)展到纖維彎曲模型Ｉ１８１、橋式模型［｜９１等。發(fā)展??到現(xiàn)在

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3482022