纖維材料熱物理性能非穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法研究.pdf

1、東華大學(xué)博士學(xué)位論文纖維材料熱物理性能非穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法研究姓名：左磊申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：紡織工程指導(dǎo)教師：朱蘇康潘寧201107結(jié)果與穩(wěn)態(tài)測(cè)試結(jié)果的差異性過(guò)大，不適用于纖維材料。本文針對(duì)這些研究做了細(xì)致的分析，并且試驗(yàn)證實(shí)了前人用于纖維材料的非穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法存在一定弊端，由此提出了用于纖維材料非穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法應(yīng)具有的特性。根據(jù)纖維材料非穩(wěn)態(tài)測(cè)試的需求分析，本文在目前固體材料的非穩(wěn)態(tài)測(cè)試方法中，篩選出階躍式平面熱源法(StepwiseTra

2、nsientMethod)作為研究的目標(biāo)，希望通過(guò)這種方法實(shí)現(xiàn)纖維材料導(dǎo)熱系數(shù)的非穩(wěn)態(tài)測(cè)試。在論文的研究中，首先對(duì)階躍式平面熱源測(cè)試方法進(jìn)行了完善，對(duì)測(cè)試時(shí)間與試樣尺寸之間的關(guān)系用數(shù)值方法予以分析。并通過(guò)導(dǎo)熱硅脂作為驗(yàn)證材料，對(duì)分析結(jié)論做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。通過(guò)數(shù)值分析的結(jié)果，本文進(jìn)一步提出了適合于纖維材料的試樣尺寸以及與之相關(guān)的最大測(cè)量時(shí)間。在試驗(yàn)測(cè)試方面，本文搭建了纖維材料非穩(wěn)態(tài)測(cè)試裝置，其中包括了測(cè)試裝置框架、試樣厚度穩(wěn)定裝置、熱源電路、

3、測(cè)量電路、數(shù)據(jù)采集模塊、計(jì)算機(jī)處理程序等結(jié)構(gòu)。對(duì)于測(cè)試裝置的精確性驗(yàn)證，本文采用有機(jī)玻璃樣品進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明對(duì)于固體材料而言，測(cè)量裝置是可靠精確的。數(shù)據(jù)后處理算法方面，本文改進(jìn)了前人的數(shù)據(jù)處理方法，通過(guò)這一方法，不僅可以很容易的分辨出纖維材料內(nèi)部是否以熱傳導(dǎo)的方式傳遞熱量，以此防范出現(xiàn)非傳導(dǎo)因素干擾正常的試驗(yàn)，而且能夠有效的排除測(cè)試中的其他誤差因素。在隨后對(duì)機(jī)織、針織、無(wú)紡布三種材料的測(cè)試分析中，本文認(rèn)為纖維材料是可以采用非穩(wěn)態(tài)方法測(cè)

4、試其導(dǎo)熱系數(shù)，但測(cè)試中的一些試驗(yàn)參數(shù)需要加以控制，如熱源的熱流量等。本文通過(guò)數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn)，目前測(cè)試中所使用數(shù)據(jù)處理方法，在相同的溫度測(cè)量誤差下，對(duì)于具有較低導(dǎo)熱系數(shù)的纖維材料，其最終結(jié)果的誤差要大于導(dǎo)熱系數(shù)比較高的材料，因此在優(yōu)化測(cè)量方法這方面仍然需要做大量的工作。隨后，本文對(duì)層疊纖維材料的非穩(wěn)態(tài)測(cè)試做了理論和實(shí)驗(yàn)上的論證。通過(guò)理論證明，層疊纖維材料結(jié)構(gòu)在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱條件下，無(wú)法用一個(gè)總的表觀導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行表征，它的熱傳遞性能不僅與材料