GNPs改性环氧3D编织复合材料导热特性研究

石墨烯纳米片(Graphene nanoplatelets,GNPs)改性3D编织复合材料将GNPs与编织物有机融合,有望协同提高材料导热特性。然而,3D编织复合材料内胞和表胞呈现出不同的导热特性,加之GNPs的协同改性作用,增加了材料导热特性研究难度。本文紧扣GNPs改性3D编织复合材料细观结构特征,以GNPs改性树脂等效热导率表征为基础,基于周期性温度边界条件,构建材料的多胞有限元热物理分析模型,详尽研究了GNPs含量、编织角和纤维体积分数等对各胞元热导率的影响规律。分析表明:随着GNPs含量增加,3D编织复合材料导热特性逐步提升。随着编织角增加,GNPs改性3D编织复合材料横向热导率迅速增加而纵向热导率下降;同时,GNPs改性3D编织复合材料热导率随纤维体积分数增加而提升。上述规律为GNPs改性3D编织复合材料导热性能设计提供了坚实的理论基础。

考虑腹板弯曲的一维格栅夹层结构热变形

针对温度载荷作用下一维格栅夹层结构的柱面弯曲问题,提出了一个新的考虑了腹板弯曲效应的分析模型.假设夹芯内变形后腹板依然垂直于上、下面板,并且腹板两端无相对转动.将腹板和面板均视为处于弯曲和热伸长状态下的弹性梁,由此建立了所选胞元的平衡及几何方程,以及相邻胞元间受力和位移的相互关系.利用传递矩阵方法得到了夹层结构受热变形.作为一个算例,分析了几何与材料参数对悬臂夹层结构自由端最大挠度的影响.本文结果与有限元方法得到的结果相一致,证实了本文所提出的分析模型的正确性.

格栅夹层梁的热弯曲变形

考虑内部热传导,研究了格栅夹层梁一侧受热后的弯曲变形。认为变形后夹层结构中间腹板无弯曲。利用格栅夹层梁结构上的周期性,通过胞元结构的内力平衡方程和变形协调关系,得到了胞元两端内力和位移的关系。引入传递矩阵,建立了夹层梁内力和变形随温度变化的表达式。应用所建立的模型计算了悬臂格栅夹层梁在其上表面受热后的变形。在格栅夹层梁包含的胞元数量较多、腹板高度较小且厚度与表板厚度相近的情况下,由本文模型计算得到的挠度结果与有限元结果吻合较好。