立體織物增強(qiáng)復(fù)合材料熱傳導(dǎo)性能研究.pdf

1、本課題研究立體織物增強(qiáng)復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)性能，立體織物外形和結(jié)構(gòu)具有可設(shè)計(jì)性，制備工藝簡(jiǎn)單，利用石英纖維織造立體織物增強(qiáng)復(fù)合材料的具有耐高溫、耐侵蝕、抗熱沖擊和透微波等特點(diǎn)，可滿足在一定外界環(huán)境下保護(hù)天線罩的作用。立體織物作為增強(qiáng)材料領(lǐng)域的后起之秀，其編織參數(shù)和結(jié)構(gòu)對(duì)材料熱傳導(dǎo)性能的影響研究有待進(jìn)一步細(xì)化。本課題以石英纖維和環(huán)氧樹(shù)脂為原料，采用熱常數(shù)分析儀TPS2500S，通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法分析比較纖維體積分?jǐn)?shù)、內(nèi)部編織角等工藝參數(shù)以及不同減紗

2、方法和織物結(jié)構(gòu)對(duì)立體織物增強(qiáng)復(fù)合材料熱傳導(dǎo)性能的影響，得到了一些有意義的研究結(jié)論。這些結(jié)論為立體織物增強(qiáng)復(fù)合材料在熱傳導(dǎo)方面的設(shè)計(jì)應(yīng)用和理論研究提供必要的依據(jù)，其主要結(jié)論如下:
　　三維編織復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)與纖維體積分?jǐn)?shù)正相關(guān)，隨著纖維體積分?jǐn)?shù)從45％增大到60％，三維五向編織復(fù)合材料的軸向?qū)嵯禂?shù)從13.9％提高到21.9％，其徑向?qū)嵯禂?shù)從15.6％提高到23.5％;在纖維體積分?jǐn)?shù)為50％的情況下，當(dāng)編織角從20°提高到30

3、°，復(fù)合材料的徑向?qū)嵯禂?shù)提高了20％，而其軸向?qū)嵯禂?shù)減小了18％，三維編織復(fù)合材料熱傳導(dǎo)性能沿著軸向和徑向呈現(xiàn)出各向異性，編織角越小各向異性越明顯;減紗能降低三維編織復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)性能，其中集中減列的影響最明顯，軸向和徑向分別降低了3.2％和3％，減細(xì)度的影響效果不是很顯著，軸向和徑向分別降低了1.5％和1.0％。
　　在相同纖維體積分?jǐn)?shù)情況下，三維編織復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)性能低于層合及2.5D復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)性能。其中3D5d

4、編織復(fù)合材料的軸向熱傳導(dǎo)性能比3D4d和3D6d好，其徑向熱傳導(dǎo)性能則低于3D4d和3D6d編織復(fù)合材料;2.5D復(fù)合材料的熱傳導(dǎo)性能在軸向及徑向均高于層合復(fù)合材料。
　　采用編織紗為六邊形，軸紗為八邊形的單胞模型來(lái)模擬3D5d編織復(fù)合材料的紗線交織情況，探索采用LBM方法和“半格劃分方案”來(lái)預(yù)測(cè)3D5d復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)。
　　通過(guò)本文的研究，為該類材料的工藝選擇、性能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等奠定了基礎(chǔ)，推動(dòng)三維編織復(fù)合材料在航空航