C-C復(fù)合材料多元物理場(chǎng)CVI過(guò)程及其制動(dòng)過(guò)程溫度場(chǎng)的模擬研究.pdf

1、化學(xué)氣相滲透(CVI)工藝是目前炭/炭(C/C)復(fù)合材料的關(guān)鍵制備工藝。CVI過(guò)程是個(gè)十分復(fù)雜的反應(yīng)過(guò)程，研究分析CVI過(guò)程中各工藝參數(shù)的變化是有效控制CVI過(guò)程的必要條件。計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)具有成本低、速度快、可模擬理想條件的優(yōu)點(diǎn)，其模擬結(jié)果可為優(yōu)化CVI工藝提供參考。 在前人研究基礎(chǔ)上發(fā)展了C/C復(fù)合材料CVI過(guò)程模型，模型中包括坯體內(nèi)氣體質(zhì)量連續(xù)方程、坯體內(nèi)熱傳導(dǎo)方程和氣相裂解及沉積反應(yīng)，提出了坯體立方滲透單元內(nèi)垂直排列的圓柱

2、纖維生長(zhǎng)模型。結(jié)合多元物理場(chǎng)CVI工藝，采用有限元方法并應(yīng)用Matb數(shù)學(xué)工具軟件編程求解，模擬分析了多元物理場(chǎng)CVI過(guò)程。由于模型中還無(wú)法考慮電磁場(chǎng)對(duì)CVI過(guò)程的影響，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，在沉積初始階段和沉積中期，模擬增密速度約為實(shí)驗(yàn)增密速度的一半，在沉積后期，模擬增密速度與實(shí)驗(yàn)增密速度基本相同，但實(shí)驗(yàn)的最終坯體密度大于模擬的坯體密度；模擬結(jié)果表明，模型可模擬多元物理場(chǎng)CVI過(guò)程坯體內(nèi)的溫度、氣體分壓和密度的變化，電磁場(chǎng)作用的研究對(duì)

3、多元物理場(chǎng)CVI工藝及沉積模型的優(yōu)化非常有意義；模擬結(jié)果可為多元物理場(chǎng)CVI機(jī)理的研究及工藝控制提供參考。 摩擦過(guò)程中的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力分布狀況是摩擦學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。基于C/C復(fù)合材料制動(dòng)試驗(yàn)，將制動(dòng)過(guò)程中摩擦生熱等效為瞬時(shí)移動(dòng)面熱源，建立三維循環(huán)對(duì)稱有限元模型，制動(dòng)盤(pán)對(duì)外傳熱系數(shù)由傳熱學(xué)理論估算，運(yùn)用有限元軟件ANSYS分析剎車(chē)盤(pán)的溫度分布，給出不同時(shí)刻的溫度場(chǎng)分布及溫度升高引起的熱應(yīng)力場(chǎng)分布，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果吻