Влияние расположения комбинированных волокон на теплопроводность однонаправленного волокнистого композита

Волокна и близкие к ним по форме включения являются достаточно распространенными армирующими элементами в конструкционных материалах. Армирование высокопрочными и высокомодульными волокнами повышает механические и теплофизические характеристики композита. Эффективное значение коэффициента теплопроводности такого композита зависит от расположения и объемной концентрации волокон. Получены расчетные зависимости, позволяющие оценить эффективные коэффициенты теплопроводности однонаправленного трансверсально изотропного волокнистого композита с комбинированными волокнами (волокно и его сердцевина выполнены из разных материалов). Рассмотрен вариант упорядоченного расположения волокон в плоскости, перпендикулярной их оси, когда представительный элемент структуры композита можно представить квадратной ячейкой с находящимся в ее центре поперечным сечением волокна. Представленные расчетные зависимости могут быть использованы для прогноза значений компонент тензора эффективной теплопроводности однонаправленного трансверсально изотропного волокнистого композита с комбинированными волокнами.

Литература

[1] Справочник по композиционным материалам / Под ред. Дж. Любина; пер. с англ. В 2 т. Т. 2. М.: Машиностроение, 1988. 584 с.

[2] Композиционные материалы: Справочник / Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. М.: Машиностроение, 1990. 512 с.

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

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

[5] Браутман Л., Крок Р. Механика композиционных материалов / Под ред. Дж. Сендецки; пер. с англ. М.: Мир, 1978. 564 с.

[6] Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.: Энергия, 1974. 264 с.

[7] Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. М.: Наука, 1977. 400 с.

[8] Кристенсен Р. Введение в механику композитов; пер. с англ. М.: Мир, 1982. 336 с.

[9] 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.

[10] 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.

[11] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Теплопроводность композита, армированного волокнами // Известия вузов. Машиностроение. 2013. № 5. С. 75-81.

[12] Янковский А.П. Численно-аналитическое моделирование процессов теплопроводности в пространственно армированных композитах при интенсивном тепловом воздействии // Тепловые процессы в технике. 2011. Т. 3. № 11. С. 500-516.

[13] Chen Y.-M., Ting J.-M. Ultra high thermal conductivity polymer composites//Carbon. 2002. Vol. 40. P. 359-362.

[14] Справочник по композиционным материалам / Под ред. Дж. Любина; пер. с англ. В 2 т. Т. 1. М.: Машиностроение, 1988. 448 с.

[15] Зарубин В.С. Инженерные методы решения задач теплопроводности. М.: Энергоатомиздат, 1983. 328 с.

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

[17] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н. Двусторонние оценки термического сопротивления неоднородного твердого тела // Теплофизика высоких температур. 2013. Т. 51. № 4. С. 578-585.

[18] Вустер У. Применение тензоров и теории групп для описания физических свойств кристаллов; пер. с англ. М.: Мир, 1977. 384 с.

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

[20] Материаловедение и технология металлов / Под ред. Г.П. Фетисова. М.: Высш. шк., 2001. 638 с.

[21] Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. М.: Атом-издат, 1968. 484 с.

[22] Физические величины: Справочник / Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.