单向纤维复合材料导热性预测

      本文利用均匀化方法预测复合材料导热性。采用这一方法给出了单向纤维复合材料沿纤维方向的导热性表达式；将该方法与有限元技术结合得到了在垂直于纤维方向上复合材料导热性数值形式的预测结果。根据这些结果我们用曲线形式给出了材料导热性同各组分体分比间的关系，分析了体分比、纤维截面形状和分布方式、纤维和基体间的相对导热系数等因素对材料整体导热性影响。注意到纤维分布的随机性，本文还研究了纤维相对位置对材料导热性的影响，指出相对位置的变化可导致材料的各向异性导热性。本文指出基体相导热性对材料整体导热性的影响比纤维相的影响更重要。和已有的理论和实验结果的比较说明，本文提出的方法是很有效的。

       导热性是材料的重要物理性质，随着复合材料在工业中的广泛应用，复合材料的导热性预测受到了广泛的重视。Loeb，Maxwell等研究了空心材料导热性同空心率的关系，讨论了空穴形状和排列方式对导热性的影响。Da Yu Tzou利用自洽方法给出了预测球形空洞和圆盘形裂缝材料整体导热性的表达式。Agapiou和Devriesc对空心材料导热性作了实验研究。文研究了纤维增强材料的热性预测，其中，G.S．Springer和S．W. Tsaicl采用平行模型法和剪切载荷比拟方法建立了单向纤维增强复合材料导热性预测的表达式。本文利用均匀化方法对单向纤维复合材料的导热性进行预测，研究了各组分材料导热性、体分比、纤维截面形状和分布对复合材料导热性的影响，指出基体导热性对材料整体导热性影响比纤维导热性更重要。和已有的理论及实验结果的比较说明本文提供的方法是有效的，因此本文的方法和结果可望用于复合材料的热设计，即设计复合材料的组成结构（包括各组分的体分比、纤维截面形状和排列方式等）以使材料的宏观导热性满足工程的要求。

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