复合材料热膨胀性能的细观分析模型与预报

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1、2013年8月北京航空航天大学学报August2013第39卷第8期JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsV01．39No．8复合材料热膨胀性能的细观分析模型与预报李剑峰瑛(北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191)摘要：基于细观力学有限元方法对T300／5208，P75／934．P75／CE339．C6000／PMR15，HMS／Borosilicate，P100／2024A1六种复合材料的纵向和横向热膨胀系数进行了预报，并将预报结果

2、与国内外常用的几种理论方法的预报结果以及试验值进行了对比，分析了各分析方法的预报精度．各分析方法对于复合材料的纵向热膨胀系数的预报结果与试验值均能很好吻合；对于横向热膨胀系数，各分析方法的预报结果相差较大．RosenandHashin(RH)方法与所建立的细观力学有限元分析模型的预报结果与试验值的吻合程度比其他理论方法要高，进而验证了细观力学有限元方法的可靠性．此外，基于细观力学有限元方法建立了各种材料体系热膨胀系数对纤维体积分数的响应关系，得出复合材料纤维／基体性能比对其热膨胀系数的影响，为航空航天结构先进复合材料

3、的应用提供了技术基础支撑．关键词：复合材料；细观力学；热膨胀系数；有限元分析中图分类号：TB330．1文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)08．1069-05PredictionofthermalexpansionpropertiesforcompositesbymicromechanicalanalysismodelLiJianfengYanYing(SchoolofAeronauticScienceandEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandA

4、stronautics，Beijing100191，China)Abstract：Amicromechanicsfiniteelementmethodwasusedtopredictthe10ngitudinalandtransversecoefficientsofthermalexpansionofthefollowingsixkindsofcomposites，T300／5208，P75／934，P75／CE339，C6000／PMR15，HMS／Borosilicate，P100／2024A1．Thepredi

5、ctionsandsomeothercommonanalyti．calmethodswerecomparedwitheachother．Withexperimentaldata，thepredictingaccuracyofalltheseanal．ysismethodswasinvestigated．Inallofthesemethods，thepredictionsforthelongitudinalcoefficientsofther—malexpansionofcompositeshavegoodagreem

6、entwithexperimentalvalues．However，largediscrepanciesex—istforthetransversecoefficientsofthermalexpansion．ThepredictionsoftheRosenandHashin(RH)methodandmicromechanicalfiniteelementanalysismodelarebetterfitfortheexperimentalvaluesthanotheranalyti—calmethods，andth

7、enverifythereliabilityofthemicromechanicsfiniteelementmethod．Inaddition，there．sponseofthecoefficientsofthermalexpansionforthefibervolumefractionofthesixkindsofcompositeswasestablishedbyusingmicromechanicsfiniteelementmethod．theinfluenceofthepropertyratiosoffibe

8、randmatrixonthecoefficientsofthermalexpansionwasobtained．Theresultsprovidethetechnicalfoundationfortheapplicationofadvancedcompositematerialsinaerospacestructures．Keywords：c