复合材料学报

作者：吴恩启, 张泽祺, 孙海力, 吴天华,

关键词：碳纤维, 复合材料, 有限元法, 热扩散系数, 热导率, 孔隙率,

对编织碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料的三维热扩散性能进行有限元仿真研究。通过TexGen软件创建20层编织CF/EP复合材料三维仿真模型，计算了不同孔隙率样品的有效体积比热和热导率来设置材料属性，并使用幅值曲线模拟周期性点光源进行仿真。首先以孔隙率为0%的样品为例，采用非线性拟合求解热扩散系数，选出最优的调制频率范围为0.1~2 Hz。在此基础上研究了孔隙率对复合材料热扩散性能的影响。结果表明，编织CF/EP复合材料在平面内的热扩散系数随着孔隙率的增大而减小，孔隙率小于1.55%时，孔隙率每增加1%，热扩散系数下降5.4%。孔隙率大于1.55%时，下降速度变慢，仅为2.4%。在平面内沿着经纱和纬纱方向的热扩散较快，经(纬)纱45°方向的热扩散较慢，而在垂直方向上，由于点光源的穿透性使法向的热扩散最快，体现了热扩散的各向异性。

来源：2021年第9期

《复合材料学报》期刊编辑部

查看复合材料学报杂志2021年第9期