УДК 536.2
Теплопроводность однонаправленного волокнистого композита
c
○
Г.Н. Кувыркин
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
Построена математическая модель переноса тепловой энергии в волокнистом
композите, учитывающая наличие в матрице пор в виде удлиненных поло-
стей между волокнами. Получены расчетные зависимости для эффективных
коэффициентов теплопроводности матрицы после отверждения связующего
и волокнистого композита с такой матрицей. Представлены формулы для
двусторонних оценок и предельных значений возможной погрешности вычислений.
Проведен параметрический анализ этих зависимостей и формул. Сравнение
расчетных результатов с известными экспериментальными данными выявило
необходимость уточнения математической модели в случае большого различия
коэффициентов теплопроводности матрицы и волокон.
Ключевые слова:
однонаправленный волокнистый композит, анизотропное
волокно, тензор эффективной теплопроводности.
Введение.
Волокнистые композиты являются достаточно широ-
ко применяемым современным конструкционным материалом [1, 2].
В большинстве случаев технологический процесс получения волок-
нистого композита как конструкционного материала совмещен по вре-
мени c изготовлением конструкции из этого материала [3, 4]. Среди
волокнистых композитов большую группу составляют однонаправ-
ленные композиты. По структуре однонаправленный волокнистый
композит представляет собой совокупность одинаково ориентирован-
ных в пространстве волокон, расположенных в отвержденном связую-
щем, которое образует матрицу композита. При пропитке связующим
волокон и его последующем отверждении возможно возникновение
пор [1] (в частности в виде тонких удлиненных щелей, расположен-
ных вдоль волокон [5]).
Для теплонапряженных конструкций, подверженных интенсивным
механическим и тепловым воздействиям, наряду с механическими
характеристиками важную роль играют и теплофизические свойства
конструкционного материала (в том числе его теплопроводность). Од-
нонаправленный волокнистый композит по отношению к свойству
теплопроводности является анизотропным материалом, характеризу-
емым тензором второго ранга эффективной теплопроводности. Ком-
поненты этого тензора зависят от ряда параметров, которые входят
в математическую модель процесса переноса тепловой энергии в рас-
сматриваемом композите.
1
