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蜂窩夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)非線性傳熱分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-05-19  來源:  瀏覽次數(shù):27

      考慮材料熱物性隨溫度變化的影響,針對蜂窩夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的特點,假定其內(nèi)部的瞬態(tài)溫度場的分布狀況,并在此假定的基礎(chǔ)上基于三維各向異性熱傳導(dǎo)理論及復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)傳熱分析的熱疊層方法,提出一種針對蜂窩夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的改進的計算方法,并推導(dǎo)出蜂窩夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)瞬態(tài)溫度場分析的有限元方程。應(yīng)用這種方法對熱物性非線性蜂窩夾層復(fù)合材料板的瞬態(tài)溫度場進行分析,數(shù)值算例結(jié)果顯示了材料特性的非線性對蜂窩夾層復(fù)合材料板熱傳導(dǎo)的影響,只有非線性程度很小時忽略非線性因素導(dǎo)致的誤差才可被忽略:當(dāng)非線性程度較強烈時,考慮非線性因素的計算結(jié)果與忽略非線性因素的計算結(jié)果就會產(chǎn)生很大偏差。

      復(fù)合材料結(jié)構(gòu)由于具有強的熱各向異性、非線性、熱耦合性等特點,與各向同性均質(zhì)結(jié)構(gòu)相比,其熱傳導(dǎo)分析十分復(fù)雜。傳統(tǒng)的解析方法只能解決復(fù)合材料的一些簡單熱傳導(dǎo)問題,無法求解復(fù)雜邊界條件及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的傳熱問題。許多研究人員采用有限元法對復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)進行了研究計算,比較突出的結(jié)果有Padovan.考慮各向異性的影響,研究了正交各向異性無限大層合板和層合圓柱殼的熱傳導(dǎo)問題,Ta mma等人對三維熱分析模型進行了簡化,提出了準(zhǔn)三維溫度場分析模型等。

       在進行復(fù)合材料傳熱分析的計算時通常假定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)熱物性是恒定的,一般主要是指熱物性不隨溫度變化,即只限于線性熱傳導(dǎo)問題的計算。但是實際上,上述假定對于每種復(fù)合材料都只在特定的溫度范圍內(nèi)才是正確的,雖然有一些復(fù)合材料的熱物性在較小的溫度范圍內(nèi)不隨溫度變化,但一旦超過這個溫度界限,則表現(xiàn)出強烈的熱非線性行為。復(fù)合材料的熱物性參數(shù)主要是指材料的熱導(dǎo)率kij、對流換熱系數(shù)a和比熱容c。一般情況下,大多數(shù)復(fù)合材料的比熱容隨著溫度的升高而增大,而熱導(dǎo)率則隨著溫度的升高而減小。而實踐證明,很多情況下假定材料熱物性是恒定的將導(dǎo)致不能忽視的誤差,必須考慮材料的熱物性隨溫度變化造成的影響。

資料下載:   蜂窩夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)非線性傳熱分析.pdf

 
 
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