碳-酚醛復(fù)合材料燒蝕行為研究.pdf

1、碳/酚醛復(fù)合材料作為一種防隔熱一體化材料，主要用于高速飛行器大面積區(qū)域熱防護。熱防護系統(tǒng)占該類飛行器比重較大，其冗余設(shè)計對于整個飛行器的質(zhì)量控制有關(guān)鍵作用。因此準確地掌握碳/酚醛復(fù)合材料燒蝕特性能夠解決熱防護系統(tǒng)設(shè)計過度冗余或防熱可靠性不足的問題。本文針對典型服役環(huán)境下的體積燒蝕特征，建立了多物理場耦合模型，利用有限元方法實現(xiàn)了體積燒蝕過程的數(shù)值模擬，開展了碳/酚醛復(fù)合材料熱/力學(xué)響應(yīng)特性分析，為具有長時間大面積熱防護需求的高超聲速飛行

2、器的熱防護結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了建設(shè)性支持。本文主要內(nèi)容包括：
　　對碳/酚醛復(fù)合材料的多物理場耦合機制進行了研究。分析了碳/酚醛復(fù)合材料多場耦合燒蝕過程中的防熱機理，確定了碳/酚醛復(fù)合材料體積燒蝕特征。從燒蝕過程中多場耦合關(guān)系出發(fā)，推導(dǎo)了碳/酚醛復(fù)合材料體積燒蝕過程中控制體的能量方程、氣體相擴散方程、熱化學(xué)反應(yīng)速率方程以及固體相的平衡微分方程。
　　利用有限元軟件（COMSOL）求證了碳/酚醛復(fù)合材料多場耦合燒蝕模型，對碳/酚