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纤维金属混杂复合材料点阵结构的热力耦合分析

作　者: 于国财
导　师: 吴林志
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 纤维金属混杂材料 FMLs 点阵夹芯结构 导热性能 热力顺序耦合
分类号: TB333
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


点阵夹芯结构是近年来国际上公认比较有前景的结构材料。这种结构具有传统轻质结构所不具有的众多特性，点阵结构是一种周期性夹芯结构，其内部存在大量的开放空间可供利用，因此可设计的变量较多，这为点阵夹芯结构发展成多功能夹芯结构创造了条件。本文的主要工作在于在保证点阵夹芯结构基本力学性能的前提下，实现点阵夹芯结构良好散热性能的设计。制备高导热复合材料是提高复合材料点阵夹芯结构散热性能的前提。高导热纤维和高导热树脂制备的高导热复合材料力学性能往往不好，为此本文借鉴FMLs的思想，利用金属的高导热性和碳纤维复合材料的力学性能制备了兼具热性能和力学性能的纤维金属混杂复合材料，实验验证这种材料具有相对较高的导热系数，随后本文重点研究了1-2、2-2和3-2型FMLs的拉伸、压缩、三点弯曲和低速冲击等力学性能，实验发现1-2型FMLs在静态载荷下力学性能最好，2-2型FMLs在低速冲击载荷下力学性能最好。最后，我们采用有限元软件ABAQUS研究了纤维金属混杂复合材料面板-金属夹芯点阵结构的热力顺序耦合性能，研究发现在恒定热流载荷下点阵结构热力性能呈现“点阵”特性分布；在对这种结构热冲击载荷下的热力性能研究过程中，发现热冲击载荷对这种结构的影响是局部的。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-15
  1.1 课题背景  8
  1.2 国内外研究现状  8-14
    1.2.1 高导热复合材料的研究现状  8-10
    1.2.2 纤维金属混杂复合材料研究现状  10-11
    1.2.3 点阵夹芯结构制备与力学性能研究现状  11-13
    1.2.4 点阵夹芯结构传热性的研究现状  13-14
  1.3 研究内容及方法  14-15
第2章 高导热材料的制备和导热性能分析  15-24
  2.1 导热基本概念  15-16
    2.1.1 热传导定律和导热系数  15
    2.1.2 导热微分方程  15-16
    2.1.3 热阻的概念  16
    2.1.4 传热系数  16
  2.2 多层平壁结构的叠层方向导热系数介绍  16-17
  2.3 高导热复合材料的制备与导热性能研究  17-18
  2.4 FMLs 的制备  18-20
  2.5 FMLs 的导热性能实验研究  20-23
  2.6 本章小结  23-24
第3章 FMLs 材料的力学性能分析  24-47
  3.1 复合材料破坏准则的选取  24-26
  3.2 FMLs 的拉伸性能研究  26-31
    3.2.1 1-2 型 FMLs 的拉伸性能的模拟与实验研究  26-28
    3.2.2 2-2、3-2 型 FMLs 的拉伸性能的模拟与实验研究  28-30
    3.2.3 三种类型 FMLs 的拉伸力学性对比  30-31
  3.3 FMLs 的压缩性能研究  31-32
  3.4 FMLs 的三点弯曲性能研究  32-37
    3.4.1 1-2 型 FMLs 的三点弯曲性能研究  33-34
    3.4.2 2-2 型 FMLs 的三点弯曲性能研究  34-35
    3.4.3 3-2 型 FMLs 的三点弯曲性能研究  35-37
  3.5 FMLs 的低速冲击性能研究  37-46
    3.5.1 1-2 型 FMLs 的低速冲击性能研究  38-40
    3.5.2 2-2 型 FMLs 的低速冲击性能研究  40-42
    3.5.3 3-2 型 FMLs 的低速冲击性能研究  42-43
    3.5.4 相同能量下 FMLs 的低速冲击性能研究  43-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章 点阵夹芯结构的热力顺序耦合分析  47-58
  4.1 引言  47
  4.2 纤维金属混杂复合材料点阵结构的导热特性  47-50
  4.3 FMLs -金属芯子点阵结构的热力顺序耦合性能研究  50-53
    4.3.1 恒定热流载荷下，夹芯结构导热性能研究  50-52
    4.3.2 恒定热流载荷下，夹芯结构热力顺序耦合性能研究  52-53
  4.4 FMLs 面板-金属夹芯点阵结构热冲击性能研究  53-56
    4.4.1 热冲击载荷下，点阵夹芯结构导热性能研究  53-54
    4.4.2 热冲击载荷下，点阵夹芯结构的热力顺序耦合性能分布  54-56
  4.5 本章小结  56-58
结论  58-59
参考文献  59-63
攻读学位期间发表的学术论文及其它成果  63-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属－非金属复合材料
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