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《武汉理工大学》 2004年
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颗粒复合材料等效热导率的权残自洽方法研究

张梅  
【摘要】: 本文介绍一种新的微观力学方法——加权残值自洽方法(简称权残自洽方法),用于研究含任意夹杂形状的颗粒增强复合材料的有效热导率。 自洽方法的微观力学模型是:夹杂相颗粒处于热导率恰为原复合材料等效热导率的均匀各向同性介质中,无穷远处受均匀边界条件。自洽方法可以很方便的求解典型颗粒如球形和椭圆形夹杂的复合材料的热传导问题,但是对于任意形状夹杂如多边形或其它不规则形状的复合材料的热传导问题,多数情况下很难得到其解析解。权残自洽方法可以用于描述不同形状夹杂的复合材料的微观结构,通过对不同几何形状角点做适当的圆弧化处理,采用加权残值数值计算方法的配点法将求解微分控制方程变为求解线性方程组,进而得到任意形状夹杂内部的温度场,建立含不规则形状夹杂的复合材料有效热导率的预测公式。 在求解颗粒复合材料不同形状夹杂内温度场的基础上,进而求解其夹杂相的平均温度梯度,利用有效热导率的预测公式,对含不同形状夹杂的复合材料进行数值计算从而得到其有效热导率。用权残自洽方法对圆形和椭圆形夹杂的温度场进行计算,验证了在均匀边界条件下,圆形和椭圆形状夹杂内部的温度梯度场是均匀的,其等效热导率也与自洽方法的计算结果相吻合。对含有其它形状夹杂的复合材料的计算结果表明,复合材料的有效热导率不仅仅依赖于夹杂相的体积含量及组分性质,还与颗粒的几何形状有关。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TB33

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