【正文】 的熱膨脹系數(shù)和熱失配應力，并與理論結(jié)果進行了比較，在此基礎上對理論模型進行了改進。在此基礎上計算了對稱正交復合材料的熱膨脹系數(shù)并模擬了非對稱正交模型的降溫過程。關(guān)鍵詞：復合材料，微、細觀力學，RVE模型，周期性邊界條件，熱膨脹系數(shù)，粘彈性Numerical simulation of thermal deformation of posite materialsAbstractMeso finite element models were employed for analysis of thermal expansion coefficient and mesoscale mismatch stress of fiberreinforced posites. The effects of matrix viscoelasticity on thermal expansion and mesoscale thermal mismatch stress in posites were also evaluated in this thesis. Firstly, a mesoscale cell model of unindirectional fiber posite was established and based upon it the thermal expansion coefficient and thermal mismatch stress with various fiber volume fraction were calculated via Msc. Patran/Nastran package. The results were used to improve the theoretical model. Secondly, the viscoelasticity was introduced in resin matrix material and its effect on the overall thermal expansion of unidirectional fiber posites were investigated . thirdly, the thermal expansion coefficient of symmetric orthogonal posite was calculated and the cooling process of nonsymmetric orthogonal posite was simulated. Finally, through modeling unit cells with random fiber arrangement, the effects of the fiber arrangement on the thermal properties of posites were studied.Key Words：posite materials。 RVE model。 thermal expansion coefficient；viscoelastic目 錄摘 要.........................................................................ⅰ Abstract......................................................................ⅱ 第一章 緒論....................................................................1 引言....................................................................1 復合材料熱屬性研究現(xiàn)狀..................................................2 第二章 單向纖維模型的熱膨脹系數(shù)以及失配應力....................................3 引言....................................................................3 單向纖維復合材料熱性能的理論模型........................................3 單向纖維復合材料理論模型的建立....................................3 理論模型熱膨脹系數(shù)的計算..........................................4 單向纖維復合材料熱失配應力的預測..................................6 代表性體積單元的統(tǒng)一周期性邊界條件......................................7 單向纖維復合材料細觀有限元模型以及熱膨脹系數(shù)和熱失配應力計算. . .........9 理論和數(shù)值方法結(jié)果的比較.............................. . . . . ..........10 垂直纖維方向熱膨脹系數(shù)理論模型的修正...................................12 基體粘彈性對熱性能的影響........... . ..................................14 小結(jié)...................................................................16第三章 正交鋪層復合材料的熱性能分析...........................................18 引言...................................................................18 對稱正交復合材料的熱膨脹系數(shù)...........................................18 基體粘彈性對正交鋪層復合材料熱性能的影響...............................20 非對稱正交鋪層復合材料降溫收縮過程的模擬...............................22 非對稱正交鋪層復合材料降溫收縮彎曲的理論解.............................25 小結(jié)...................................................................27第四章 不同纖維排布方式復合材料熱性能研究.....................................28 引言...................................................................28 六邊形纖維排布方式模型的熱膨脹性能.....................................28 纖維隨機排列模型的熱膨脹性能...........................................30 小結(jié)...................................................................32第五章 總結(jié)與展望.............................................................33 總結(jié)...................................................................33 工作展望...............................................................34參考文獻......................................................................35致謝.......................................................................36第一章 緒 論 引言復合材料是由兩種或多種不同性質(zhì)的材料用物理和化學方法在宏觀尺度上組成的具有新性能的材料。根據(jù)復合材料中增強材料的幾何形狀，復合材料可以分為顆粒復合材料、纖維增強復合材料、層合復合材料三大類。與復合材料的剛度相比，復合材料成形過程中的變形更受關(guān)注，而復合材料成形時變形量的大小又受到熱失配應力和熱膨脹系數(shù)的影響，因此纖維和基體對成形后復合材料的熱失配應力和熱膨脹系數(shù)的影響成為研究的重點。熱膨脹是所有材料的最基本特性之一，作為實現(xiàn)航空航天器結(jié)構(gòu)和功能的重要材料，復合材料的熱膨脹性能研究非常重要。對于復合材料中的殘余熱應力以及熱載荷應力的分析，熱膨脹系數(shù)都是首先要面對的問題。由于粘彈性的存在，復合材料中會有殘余應力的松弛和樹脂基體的蠕變。 本文的理論部分采用細觀力學分析方法。它以纖維和基體作為基本單元，把纖維和基體分別看成是各向同性的均勻材料（有的纖維屬橫觀各向同性材料），根據(jù)材料纖維的幾何形狀和布置形式、纖維和基體的力學性能、纖維和基體之間的相互作用（有時考慮纖維和基體之間界面的作用）等條件來分析復合材料的宏觀物理力學性能。以細觀力學分析復合材料性質(zhì)，在復合材料力學的學科范圍內(nèi)是不可缺少的重要組成部分，它對研究材料破壞機理，提高復合材料性能，進行復合材料和結(jié)構(gòu)設計將起很大作用。（NASA）倡導開發(fā)，是工業(yè)領(lǐng)域最著名的并行框架式有限元前后處理及分析系統(tǒng)，其開放式、多功能的體系結(jié)構(gòu)可將工程設計、工程分析、結(jié)果評估、用戶化設計和交互圖形界面集于一身，構(gòu)成一個完整的CAE集成環(huán)境。abaqus具備十分豐富的、可模擬任意實際形狀的單元庫。作為通用的模擬分析工具，abaqus不僅能解決結(jié)構(gòu)分析中的問題（應力/位移），還能模擬和研究各種領(lǐng)域中的問題，如熱傳導、質(zhì)量擴散、電子元器件的熱控制（熱——點偶和分析）、聲學分析、土壤力學分析（滲流——應力偶和分