夹芯结构复合材料热膨胀系数预测及结构优化

论文摘要

近年来,随着材料科学的进步,多孔材料和由多孔材料组成的夹芯板广泛被应用于这些对材料性能有特殊要求的场合。因为在对温度变化的条件下使用的结构材料,尤其是在有精密要求的情况下,材料尺寸的稳定性就显得非常重要。所以提出预测夹芯结构复合材料的膨胀系数,具有很重要的现实意义。为了填补夹层结构热膨胀系数计算方面的研究空白,并实现针对其热稳定性来优化材料结构,以满足更高的材料性能需求,提出本课题。本论文的研究内容主要有以下几个方面:1)建立理论模型,根据材料热应变与热膨胀系数之间的关系,推导理想状态下一般夹层结构复合材料热膨胀系数预测公式。2)运用微观力学原理,根据材料应力、应变关系,计算面内非均质的蜂窝芯各个方向的等效弹性模量,建立弹性模量与蜂窝芯结构参数之间的关系。3)利用推导一般夹层结构的热膨胀系数预测公式的方法,根据蜂窝芯结构的特殊性,推导蜂窝夹层材料热膨胀系数的预测公式。4)将已推导出的公式编写成计算程序。5)应用复合材料铺层设计软件,计算不同结构参数的蜂窝夹层材料热膨胀系数。6)整理、比较数据,得到材料结构优化设计规律。由于目前有关夹层结构材料,尤其是蜂窝夹层材料的热膨胀系数的推导计算方面的研究还是一个空白,本论文做了一些基础性研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文工作内容
• 第2章 夹层结构复合材料及其热膨胀系数计算
• 2.1 夹层复合材料简介
• 2.1.1 夹层结构的发展
• 2.1.2 夹层结构的特点
• 2.2 夹层结构复合材料热膨胀系数的计算
• 2.2.1 面内热膨胀系数计算
• 2.2.2 法向热膨胀系数计算
• 2.3 层合板热膨胀系数的计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 蜂窝夹层芯的等效参数计算
• 3.1 蜂窝夹层结构
• 3.2 弹性模量的计算
• 3.2.1 横向弹性模量
• 3.2.2 纵向弹性模量
• 3.2.3 垂直面内方向弹性模量
• 3.3 蜂窝芯热膨胀系数计算
• 3.3.1 纵向热膨胀系数
• 3.3.2 横向热膨胀系数
• 3.3.3 法向热膨胀系数计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 夹层结构材料的应用及复合材料铺层设计计算软件
• 4.1 夹层结构的应用
• 4.1.1 航空航天
• 4.1.2 交通运输
• 4.1.3 建筑及其它
• 4.2 软件的设计
• 4.3 复合材料铺层设计计算软件
• 4.3.1 初始界面和基本功能界面
• 4.3.2 数据库管理
• 4.3.3 结构计算
• 4.4 本章小结
• 第5章 材料结构参数对热膨胀系数的影响及材料优化设计
• 5.1 格壁长度和厚度对材料热膨胀系数的影响
• 5.2 芯材厚度对材料热膨胀系数
• 5.3 蒙皮厚度对材料热膨胀系数的影响
• 5.4 结构优化设计
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢