Влияние взаимного расположения волокон на теплопроводность однонаправленного волокнистого композита

Благодаря высоким механическим характеристикам волокнистые композиты находят широкое применение в технике в качестве конструкционного материала. В настоящее время проблема моделирования процессов теплопроводности в таких композитах очень актуальна. В данной работе получены расчетные зависимости, позволяющие оценить эффективный коэффициент теплопроводности однонаправленного волокнистого композита в направлении, перпендикулярном волокнам. Эти зависимости учитывают влияние взаимного расположения волокон. Рассмотрены варианты расположения волокон в предположении сохранения композитом свойства трансверсальной изотропии по отношению к оси, параллельной волокнам. Расчетным путем установлено сближение значений нижних оценок рассматриваемого эффективного коэффициента теплопроводности, полученных как с учетом влияния взаимного расположения волокон, так и на основе теории смесей. Полученные расчетные зависимости могут быть использованы для прогноза эффективного коэффициента теплопроводности однонаправленного волокнистого композита в плоскости, перпендикулярной волокнам.

Литература

[1] Любин Дж., ред. Справочник по композиционным материалам. В 2 т. Т. 2. Москва, Машиностроение, 1988. 584 с.

[2] Васильев В.В., Тарнопольский Ю.М., ред. Композиционные материалы: Справочник. Москва. Машиностроение, 1990. 512 с.

[3] Комков М.А., Тарасов В.А. Технология намотки композитных конструкций ракет и средств поражения. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 432 с.

[4] Калинчев В.А., Ягодников Д.А. Технология производства ракетных двигателей твердого топлива. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. 688 с.

[5] Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Ленинград, Энергия, 1974. 264 с.

[6] Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. Москва, Наука, 1977. 400 с.

[7] Кристенсен Р. Введение в механику композитов. Москва, Мир, 1982. 336 с.

[8] Головин Н.Н., Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Смесевые модели механики композитов. Ч. 1. Термомеханика и термоупругость многокомпонентной смеси. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки, 2009, №3, с. 36—49.

[9] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Эффективные коэффициенты теплопроводности композита с включениями в виде удлиненных эллипсоидов вращения. Тепловые процессы в технике, 2013, т. 5, № 6, с. 276—282.

[10] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Теплопроводность волокнистых композитов. Saatbr?cken, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. 128 с.

[11] Янковский А.П. Численно-аналитическое моделирование процессов теплопроводности в пространственно армированных композитах при интенсивном тепловом воздействии. Тепловые процессы в технике, 2011, № 11, с. 500—516.

[12] Chen Y.-M., Ting J.-M. Ultra high thermal conductivity polymer composites. Carbon, 2002, vol. 40, pp. 359—362.

[13] Зарубин В.С. Инженерные методы решения задач теплопроводности. Москва, Энергоатомиздат, 1983. 328 с.

[14] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Математические модели механики и электродинамики сплошной среды. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 512 с.

[15] Zarubin V.S., Kuvyrkin G.N. Two-sided estimates for thermal resistance of an inhomogeneous solid body. High Temperature, 2013, vol. 51, no. 4, pp. 519—525.

[16] Любин Дж., ред. Справочник по композиционным материалам. В 2 т. Т. 1. Москва, Машиностроение, 1988. 448 с.

[17] Вустер У. Применение тензоров и теории групп для описания физических свойств кристаллов. Москва, Мир, 1977. 384 с.

[18] Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. Москва, Физматгиз, 1963. 1100 с.