高温环境下纤维增强复合材料等效参数预测

高温环境下纤维增强复合材料等效参数预测

陈素芳1， 谭志勇2， 姜 东3,4， 董萼良1， 费庆国4 (1.东南大学 工程力学系,南京 210096;2.北京临近空间飞行器系统工程研究所,北京 100076;3.南京林业大学 机械电子工程学院,南京 210037;4.东南大学 机械工程学院,南京 211189)

【摘 要】 为提高复合材料热结构动力学建模与动态特性分析效率，从复合材料等效性能物理意义出发，建立了弹性性能与热膨胀系数预测方法：在细观有限元模型基础上，分别施加周期性位移边界条件与温度边界条件，然后根据均匀化方法获得等效力学性能。以复合材料梁、板结构为对象开展仿真研究，通过等效前精细化模型和等效后均质模型热模态分析结果比较，验证预测方法的有效性。此外，研究了不同类型单胞、不同纤维排布方式对复合材料宏观弹性常数、热膨胀系数的影响，结果表明：不同纤维排布方式下，正方形排布纤维束预测结果比六边形排布纤维束预测精度高；同一纤维排布方式下，整个单胞的等效预测精度较缩减后的代表性体积单元(RVE)精度高。 【期刊名称】振动与冲击 【年(卷),期】2018(037)011 【总页数】10

【关键词】 高温环境；热结构；纤维增强复合材料；细观力学有限元法；热膨胀系数

陶瓷基纤维增强复合材料具有热防护性能好、比强度/比刚度高等优点，广泛应用于航空、航天领域，进而面临极端严酷的高温服役环境。高温环境下结构动态特性分析至关重要，是复合材料热结构动响应计算、振动控制和优化设计的