二维二轴混编复合材料力学/热学性能分析

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编织复合材料是指由纤维编织的增强材料与树脂或其他基体材料复合而成的复合材料。二维二轴编织复合材料是编织复合材料中典型的一种。以往对编织复合材料的研究一般只研究由单一纤维的编织而成的复合材料。本文在二维二轴编织复合材料的基础上,研究由玄武岩纤维与碳纤维混合编织的复合材料。玄武岩纤维是一种绿色环保高性能纤维,它由天然玄武岩通过熔融拉丝等工艺制成。它具有耐高温、耐腐蚀、电绝缘等多种优良性能。对玄武岩连续纤维及其与碳纤维混编复合材料的研究丰富了高性能纤维材料的种类,扩展了复合材料的性能和应用范围。  本文采用CAD软件SolidWorks建立了复合材料细观的单胞模型。然后使用有限元软件ANSYS对不同编织形式下单胞模型的力学性能和热学性能进行了预报。在力学性能分析中,模拟了碳纤维与玄武岩纤维六种不同编织形式下单胞模型在沿编织方向拉伸和厚度方向拉伸两种受载模式下的力学行为,并对其应力分布进行了分析。最后根据均质化理论,计算了复合材料在编织方向上和厚度方向上的等效弹性模量,分析其影响因素和规律。在热学分析中,运用了稳态热分析、非稳态热分析和热力学分析三种分析方法,对六种不同编织形式的玄武岩与碳纤维混编复合材料的热学性质进行了分析,得出了不同编织形式下编织复合材料的导热系数、热扩散率和热膨胀系数。最后对不同编织形式下的编织复合材料的导热系数、热扩散率、热膨胀系数结果进行了分析与比较。
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