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碳纤维复合资料是宇航航天范围内最为要害的构造资料之一,其在国防兵戈装置、巨型客机、导弹、运载运载火箭和人为卫星上的运用表露出连接飞腾的趋向,而且其运用部位渐渐从次承力构造向主承力构造兴盛。遨游器遨游进程中,其复合资料构造将体验多种温度情况,各别的温度将使得复合资料构造的形势尺寸等爆发变换,而遨游器上某些要害部位对其形状、尺寸等的宁静性诉求很高。暂时复合资料的力学本能得以较为深刻的接洽,但其热学本能以及归纳商量热-力啮合的优化安排有待于进一步的深刻探究。正文将对某卫星合成孔径雷达地线维持构造的各根复合资料管件举行定热伸展本能的优化安排,并同声商量管件的刚度本能,以使得该维持构造具备莫大的尺寸宁静性以及具备较高的固有频次。鉴于正文创造的优化模子与优化算法,开拓了人机交互和睦的优化安排的软硬件平台,为工程的运用供给了表面本领和东西。 总体来说,正文接洽处事可归结如次: 1、兴盛了纤维与孔隙随机散布算法,创造了“拟如实”的单向复合资料代办性体积单位模子。鉴于正文提出的模子,并贯串凝聚力单位以及组分资料的作废规则,对复合资料的刚度与强度举行了预告。商量到温度情况对复合资料力学本能的感化,正文对准复合资料构造处事的三种各别的温度情况(低温、室温、高温),并在此三种温度情况下对M40/TDE85复合资料的力学本能举行了表面领会与考查尝试,接洽了温度对其力学本能的感化。 2、体例所有的领会了单向复合资料的热学本能,囊括复合资料的比热容、热传导率、热伸展系数等。鉴于纳普(Knappe)表面模子并贯串平均化表面领会了复合资料的热导率;而对于复合资料的比热则沿用加权平衡法举行了猜测;创造了鉴于三维专心圆柱模子的热-力学领会本领,并以此对单向复合资料纵向与横向的热伸展本能举行了领会;同声也沿用随机本领天生代办性体积单位领会其热伸展本能。并对表面领会模子以及鉴于有限元的代办性体积单位法举行了考证;并应用正文中的本领对M40/TDE85复合资料在三种温度情况下的热伸展本能举行猜测,同声也举行了关系的考查考证。 3、鉴于热-力共通效率下的复合资料本构联系,对复合资料板件与管件的热伸展本能举行了表面领会。并创造了能归纳商量复合资料管件各安排成分的有限元模子以对其热伸展本能举行数值计划。鉴于此有限元模子,对管件的各安排因素举行了领会,囊括管件的铺层厚薄、铺层观点、铺层程序、复合资料巩固体与基体品种等。经过对各安排因素的领会,不妨为管件的安排供给引导效率。对准一定铺层的复合资料管件与板件,对其热伸展本能举行了尝试,尝试截止与表面领会截止以及有限元领会截止之间具备很好的普遍性。考证了复合资料板件与管件热伸展猜测模子的精确性与精确性,也为后续的优化安排供给了领会普通。 4、辨别创造了复合资料管件与板件的热伸展本能优化模子,并归纳商量管件的轴向刚度与横向热伸展本能;沿用具备二阶抑制个性的共轭梯度法对复合资料构件的铺层举行优化安排。对准某卫星地线复合资料维持构造的各管件举行了定热伸展本能领会,并诉求其轴向刚度不小于150GPa;将优化后的各管件组建整天线的维持构造,并在此构造上安置蜂窝夹芯的地线基板以产生地线完全构造;对复合资料维持构造以及地线完全举行领会,领会截止创造该维持构造以及地线完全构造都具备很高的热尺寸宁静性,可完备的满意工程运用诉求。 正文经过对复合资料构造举行了由组分本能到单板本能的微观热学、力学领会;并鉴于此,进一步创造了复合资料层合板与管件直观热伸展本能的计划模子与领会本领;结果对准各别情势的复合资料构件创造了相映的优化模子,编写了优化安排平台,并对某卫星地线维持构造举行了优化安排。
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