探索点阵陶瓷基点阵复合材料温度场和应力场数值模拟如何

论文导读：目的及作用101.2国内外探讨近况10-151.2.1点阵材料10-131.2.2C/SiC复合材料13-151.3课题探讨的主要内容及策略15-16第2章基本论述浅析16-252.1有限元策略及ANSYS软件的运用16-172.1.1有限元浅析策略162.1.2ANSYS计算软件16-172.2热浅析制约方程172.3热传递的方式17-182.

3.1热传导17-182.2热对流182.3热

摘要：C/SiC点阵复合材料具有密度低、抗氧化性强以及力学性能好等特点，是性能优异的防隔热材料。点阵材料是近年来出现的一种轻质高效多功能材料，将点阵的概念引入C/SiC复合材料设计与制备中，革新性的提出C/SiC陶瓷基点阵复合材料结构的新概念，可大大降低热防护结构的质量，提升热防护结构效率。本论文设计了不同细观结构的陶瓷基点阵复合材料夹层结构，采取数值策略对所设计的点阵复合材料热力学性能进行了比较浅析。首先，本论文采取有限元浅析策略，利用ANSYS对四棱锥单层点阵复合材料在热载荷作用下的温度场和应力场进行了数值模拟，并通过转变点阵材料芯层支柱倾斜角度和直径的大小，探讨其隔热性能与Mises应力变化规律。数值模拟结果表明，在热载荷作用下，点阵复合材料主要依靠芯层支柱来传导热量，并且随着点阵材料芯层支柱倾斜角度和芯层支柱直径的增大，单层点阵结构隔热性能越来越差，点阵结构Mises应力值随着芯层支柱倾斜角度的增大而减小。其次，模拟浅析了四棱锥双层点阵复合材料在热载荷作用下的温度场和应力场。数值计算结果表明，四棱锥双层点阵复合材料随着点阵材料芯层支柱倾斜角度和芯层支柱直径的增大，其隔热性能越来越差，双层点阵结构Mises应力值随着芯层支柱倾斜角度的增大而减小。最后，在四棱锥双层点阵复合材料结构的基础上，模拟浅析了在四棱锥双层点阵复合材料结构下夹层填充隔热毡对隔热性能的影响，模拟结果表明在四棱锥双层点阵复合材料结构下夹层填充隔热毡能显著降低底面板温度，对其隔热性能有很大的提升。关键词：点阵复合材料论文温度场论文应力论文有限元论文
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Abstract6-10
第1章 绪论10-16

1.1 课题探讨的目的及作用10

1.2 国内外探讨近况10-15

1.2.1 点阵材料10-13

1.2.2 C/SiC 复合材料13-15

1.3 课题探讨的主要内容及策略15-16

第2章 基本论述浅析16-25

2.1 有限元策略及 ANSYS 软件的运用16-17

2.

1.1 有限元浅析策略16

2.

1.2 ANSYS 计算软件16-17

2.2 热浅析制约方程17

2.3 热传递的方式17-18

2.3.1 热传导17-18

2.3.2 热对流18

2.3.3 热辐射18

2.4 稳态热浅析18-19

2.5 瞬态热浅析19

2.6 点阵夹层结构等效热膨胀系数的计算19-24

本章小结24-25
第3章 四棱锥单层点阵结构热力学浅析25-38

3.1 有限元模型的建立25

3.2 载荷及边界条件设定25-26

3.3 C/SiC 复合材料热物性参数、弹性参数26-27

3.4 芯子倾斜角度对点阵结构温度场影响27-31

3.5 其它点阵夹层构型的温度场分布31-35

3.5.1 三棱锥点阵夹层结构温度场浅析32-33

3.5.2 只保留两侧支柱点阵结构温度场浅析33-35

3.6 单层点阵复合材料结构热应力浅析35-37

3.7 本章小结37-38

第4章 四棱锥双层点阵结构热力学浅析38-49

4.1 有限元模型的建立38

4.2 加载、边界条件设定38-39

4.3 芯子倾斜角度对点阵结构温度场影响39-42

4.4 其它双层点阵夹层构型的温度场分布42-45

4.1 三棱锥点阵夹层结构温度场浅析42-44

4.2 只保留两侧支柱阵结构温度场浅析44-45

4.5 双层点阵结构复合材料热应力浅析45-47

4.6 本章小结47-49

第5章 填充隔热毡双层点阵结构热浅析49-53

5.1 陶瓷纤维隔热毡的运用49

5.2 有限元模型的建立49-50

5.3 载荷及边界条件设定50

5.4 填充隔热毡点阵结构热浅析50-52

5.5 本章小结52-53

结论53-54
参考文献54-58
攻读硕士学位期间发表的学术论文58-59
致谢59