基于蒙特卡洛法分析纖維編織結(jié)構(gòu)對輻射特性的影響.pdf

1、復(fù)合材料得益于其優(yōu)良的性能，在工業(yè)領(lǐng)域受到廣泛的應(yīng)用。由于碳纖維諸多的優(yōu)異性能，使其成為各種復(fù)合材料的原料，作為增強(qiáng)體，與不同基體復(fù)合，得到的碳纖維復(fù)合材料。在航天器的熱防護(hù)方面，碳纖維復(fù)合材料發(fā)揮著重大的作用。因此，研究碳纖維復(fù)合材料熱輻射特性，找出影響其熱輻射特性的因素，對于提高碳纖維材料的發(fā)射率，提高的航天器的熱防護(hù)性能有著重要的意義。
　　碳纖維做復(fù)合材料的增強(qiáng)體時(shí)，可以將單根碳纖維材料編織后與基體復(fù)合；還可以將幾百根或者

2、上千根碳纖維組成碳纖維束，進(jìn)行編織或者排列，再與不同的基體復(fù)合。本文選擇碳纖維束作為研究對象，采用蒙特卡洛方法，使用Matlab軟件編寫程序，研究纖維束作為增強(qiáng)體時(shí)，其編織結(jié)構(gòu)對材料的熱輻射特性的影響。主要研究內(nèi)容包括：
　　在二維結(jié)構(gòu)下，研究編織結(jié)構(gòu)，纖維束的直徑，纖維束間距和纖維束的體積比對材料熱輻射特性的影響。針對順序排列，錯(cuò)序排列，隨機(jī)排列三種結(jié)構(gòu)，研究不同結(jié)構(gòu)對材料的光譜吸收率和反射率的影響；針對順序排列，研究纖維束直徑

3、和纖維束的間距對材料的光譜吸收率和反射率的影響；針對隨機(jī)排列，研究纖維束所占體積比對材料的光譜吸收率和反射率的影響。
　　建立了2.5D和3D絞擰編織結(jié)的數(shù)學(xué)模型。在使用蒙塔卡洛方法進(jìn)行計(jì)算時(shí)，為了得到編織結(jié)構(gòu)中纖維束表面的數(shù)學(xué)描述，在真實(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做了一些簡化。認(rèn)為單根纖維束為圓柱體，纖維束按一定結(jié)構(gòu)編織時(shí)，會(huì)發(fā)生彎曲變形，將彎曲后的纖維束的軸線方程近似的用余弦曲線來描述，得到編織結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)描述。
　　針對三維亂序排列，

4、研究纖維束體積比對材料的光譜吸收率和反射率影響；針對2.5D和3D絞擰編織兩種不同編織結(jié)構(gòu)時(shí)，研究材料的光譜吸收率和反射率，并對結(jié)果進(jìn)行比較；針對3D絞擰編織結(jié)構(gòu)的纖維布，研究纖維布的層數(shù)、纖維布層與層之間的位置關(guān)系對材料的光譜吸收率和反射率的影響；針對3D和2.5D絞擰編織結(jié)構(gòu)，研究編織疏密程度對材料的光譜吸收率和反射率的影響。
　　經(jīng)計(jì)算對比發(fā)現(xiàn)，編織結(jié)構(gòu)、纖維束所占體積比、幾何尺寸、纖維布層數(shù)、層與層的位置關(guān)系、編織的疏密程