粒子空间分布与复合材料导热性能关系的模拟研究

深入研究了粒子空间分布对材料导热性能的影响,探索了有效导热通路形成的必要条件。为了解决任意体积分数、指定空间构型的代表体积元(RVE)建模难题,用空间分布势能函数来描述目标空间分布构型,设计了Monte Carlo可控空间分布算法,该算法能够有效生成包含团簇和网链结构的任意空间构型的RVE。模拟研究结果表明:相同体积分数下,网链构型较团簇构型更能有效地形成导热通路,具有更高的热导率;体积分数对有效导热通路能否形成有重要影响,仅当体积分数大于20%之后,才具备形成有效导热通路的条件;粒子间距只有小于一定水平时,导热通路才能有效形成,随着粒子间距的增加,热导率成指数衰减。一定量的体积分数和较有效的粒子分布是形成有效导热通路的两个必要条件,二者缺一不可。