圓管狀編織C-C復(fù)合材料的熱力耦合分析.pdf

1、碳/碳(C/C)復(fù)合材料尤其是三維編織碳/碳復(fù)合材料其力學(xué)性能和熱物性能非常優(yōu)良。其特別突出的優(yōu)點(diǎn)是在高溫條件下力學(xué)性能比常溫下不降卻升且能保持良好。因此被廣泛應(yīng)用于許多諸如航空航天、體育器材、汽車、醫(yī)療等高科技領(lǐng)域。對(duì)C/C復(fù)合材料的力學(xué)性能及熱力學(xué)性能研究目前取得了一定的成果,但往往局限于對(duì)力學(xué)性能的研究或者某一特定溫度條件下的力學(xué)性能研究,并且以單向C/C復(fù)合材料或二維C/C復(fù)合材料為研究對(duì)象,而對(duì)三維編織的C/C復(fù)合材料研究較少

2、。本文以一種圓管狀編織C/C復(fù)合材料為研究對(duì)象,建立其三維模型,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及熱力耦合場(chǎng)的分析及研究。
　　第一章對(duì)C/C復(fù)合材料的性能及特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行介紹,并對(duì)國內(nèi)外關(guān)于C/C復(fù)合材料微觀模型的建立、力學(xué)性能的數(shù)值模擬、界面力學(xué)分析和熱力學(xué)分析等方面的研究及其成果進(jìn)行了綜述。對(duì)論文的選題及研究意義進(jìn)行了闡述。
　　第二章對(duì)溫度場(chǎng)進(jìn)行了理論分析,建立了溫度場(chǎng)的有限元格式。通過建立一種圓管狀編織C/C復(fù)合材料的

3、模型,運(yùn)用體積平均法計(jì)算出其熱力學(xué)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,以火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管為模型,運(yùn)用有限元分析軟件對(duì)其進(jìn)行了溫度場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算及分析。
　　第三章對(duì)應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了理論分析,得到應(yīng)力場(chǎng)的有限元表達(dá)格式。并對(duì)第二章所建立的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管模型進(jìn)行了應(yīng)力場(chǎng)分析,得到了位移及應(yīng)力云圖及已設(shè)置路徑的位移及應(yīng)力曲線,對(duì)其進(jìn)行了分析,闡述了位移及應(yīng)力最大值及其相應(yīng)位置、應(yīng)力集中區(qū)域。對(duì)在不同壓力載荷下模型應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值仿真及分析。
　　第四章對(duì)熱