針對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)溫度場分布的特點(diǎn)，提出一種用于復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)精細(xì)分析的有限單元模型。這種單元模型為三維六面體模型，單元模型厚度方向的插值函數(shù)在芯層和面板交界節(jié)點(diǎn)處溫度值是連續(xù)的，但溫度變化率是不連續(xù)的，而芯層內(nèi)部節(jié)點(diǎn)處沿厚度方向溫度值和溫度變化率都是連續(xù)的。在考慮材料熱傳導(dǎo)參數(shù)隨溫度變化的情況下，基于這種有限單元模型建立的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)瞬態(tài)溫度場分析有限元方程為非線性方程。在求解此瞬態(tài)熱傳導(dǎo)非線性有限元方程時(shí)，改進(jìn)了常用的動力學(xué)平衡方程的解法，改進(jìn)后的動力學(xué)平衡方程解法避免了迭代運(yùn)算，提高了求解非線性動態(tài)平衡方程的效率。數(shù)值算例結(jié)果顯示了該分析模型的有效性和可靠性。

      復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)與各向同性均質(zhì)結(jié)構(gòu)相比，其熱傳導(dǎo)分析十分復(fù)雜。傳統(tǒng)的解析方法只能解決復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的一些簡單熱傳導(dǎo)問題，無法求解復(fù)雜邊界條件及復(fù)雜結(jié)構(gòu)的傳熱問題。許多研究人員采用有限元法對復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)進(jìn)行了研究計(jì)算，Padovan¨考慮各向異性的影響，研究了正交各向異性無限大層合板和層合圓柱殼的熱傳導(dǎo)問題。Ta mma等對三維熱分析模型進(jìn)行了簡化，提出了準(zhǔn)三維溫度場分析模型等。Rolfes提出了與有限元結(jié)合的熱疊層理論，這種理論是解決復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)瞬態(tài)熱分析的一種有效方法，與三維熱計(jì)算方法相比具有計(jì)算效率高的優(yōu)點(diǎn)。李松年、邱志平、馬玉娥、楊自春邴。等也應(yīng)用這種方法對復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)非線性瞬態(tài)熱分析進(jìn)行了研究。通常在分析復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)時(shí)都只是簡化應(yīng)用以上各種針對復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法，而若要對復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)精細(xì)溫度場進(jìn)行計(jì)算，目前只能嚴(yán)格按照三維有限單元逐層建模，總之對于復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)精細(xì)溫度場分析尚缺乏具有針對性的方法。為了更好地分析和計(jì)算復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)問題，還需進(jìn)一步研究。

資料下載：   復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)非線性熱傳導(dǎo)分析.pdf