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题目：
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雅宝题库解析：
本文主要致力于发展含非均匀界面相复合材料及多孔材料的有效传热性能的细观力学方法，研究复合材料的界面、多层涂层、增强相的形状、孔中热辐射等微结构信息对宏观传热性能的影响，为该类非均匀材料的优化设计提供理论储备与分析方法。 对于含热导率沿径向连续变化的非均匀涂层的圆纤维复合材料，发展了多同心圆柱层模型，采用广义自洽法和复变函数理论，推导了复合材料宏观有效热导率的解析递推公式，并由递推公式给出了均匀界面相和理想零厚度界面的封闭公式。理想零厚度界面复合材料的热导率与已有理论结果一致。理想零厚度界面和非均匀界面相模型的计算结果与实验数据比较表明，当纤维体积分数较小时，两种模型的预测结果与实验数据吻合都较好，当体积分数较大时，与实验数据相比，非均界面相模型的精度大大高于理想零厚度界面模型的精度。本文给出的递推公式亦可用于计算多涂层纤维增强复合材料的热导率。 对于含涂层非圆截面纤维复合材料，提出了由纤维、涂层环、基体环和无限大均匀化复合材料组成的四相共焦点椭圆柱模型。该模型计及了纤维截面形状和取向对复合材料有效热导率的影响。根据纤维分布函数说明了纤维、涂层和基体相的外椭圆共焦点的合理性。利用保角变换和Laurent级数展开技术，获得了复合材料有效热导率的解析解。考察了纤维和涂层的微结构参数对有效热导率的影响规律。进一步研究含非均匀涂层的非圆截面纤维复合材料，推广共焦点椭圆柱模型，给出了多涂层共焦点椭圆柱模型的求解方法。得到的结果可以很好的退化到多涂层圆柱纤维和涂层椭圆柱纤维复合材料的情形。研究了纤维形状比，各相涂层性能对复合材料有效热导率的影响。本文的解答为分析和设计此类复合材料提供了有意义的参考。 研究了热辐射效应对圆柱形和球形空腔多孔材料传热性能的影响，推导了多孔材料局部有效热导率的方便工程应用的封闭公式。与已有实验数据与理论结果比较说明了本文公式的精度。数值算例揭示了孔洞对于热传输的有意义的影响规律。多孔材料的局部有效热导率可以分为两部分：一部分由固相和气相的纯传导引起，无量纲化的传导热导率不依赖于温度和孔径；另一部分由热辐射引起，它随温度和孔径的变化而剧烈变化。在温度较低和孔径较小的情形下，辐射的影响可以忽略不计。 作为一个独立的专题，发展了U变换-有限元法，通过构造等效循环周期系统，解耦了有限元矩阵方程，求解了Reissner矩形板和正交各向异性层合板的弹性题目。数值算例显示了该方法的优点和重要的工程实用价值。 |
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发表于 2024-2-9 19:32:04
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