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复合材料点阵夹芯结构热载荷下的热力性能分析与优化

赵望安  
【摘要】: 点阵多孔材料同时具备轻质,多功能和可设计等特点,在航空航天领域具有重要的应用前景。但碳纤维复合材料结构固有热导率很低,对这种材料的散热和强化传热等性能分析与研究以及以其为基础的散热结构优化设计,具有重要理论意义和应用价值。本文的研究思想是通过在结构中埋设热管来扩大散热面积以降低结构温度。 文中我们首先根据热管的工作原理,提出了热管等效热导率的计算方法,同时还推导了层合板的等效热膨胀系数,等效弹性模量,为有限元模拟提供有效的数据参数。在第三章中,提出了一种评估层合板散热效率的理论模式,为层合板散热优化设计提供理论指导。本文基于ANSYS有限元软件来完成数值模拟分析,分析层合板埋设热管和未埋设热管两种情况下铺层角度对温度场分布的影响。在第四章中,分析了直柱点阵夹芯结构和金字塔夹芯结构两种点阵结构在不同相对密度下的温度场,给出了埋设热管后对整体结构温度场的影响。最后,还初步分析了结构在热载荷作用下热应力的分布规律,可以作为以后复合材料结构热变形问题分析的基础。


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