樹脂基復(fù)合材料自修復(fù)中二維管網(wǎng)載體的研究.pdf

1、復(fù)合材料在使用過(guò)程中，會(huì)受外界環(huán)境的影響產(chǎn)生裂紋、內(nèi)部分層等缺陷，如不及時(shí)修復(fù)，將縮短材料使用壽命并帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。而內(nèi)部損傷很難被檢測(cè)，為此提出復(fù)合材料自修復(fù)技術(shù)，即在材料出現(xiàn)損傷（如微裂紋）后可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修復(fù)，不需人工參與。本文主要針對(duì)樹脂基復(fù)合材料自修復(fù)中二維管網(wǎng)載體展開研究。
　　首先，通過(guò)實(shí)驗(yàn)和有限元分析相結(jié)合的方法確立管網(wǎng)在基體材料中的體積百分比閾值。制備環(huán)氧樹脂基體試樣，進(jìn)行了拉伸和彎曲實(shí)驗(yàn)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到了環(huán)

2、氧樹脂的相關(guān)力學(xué)參數(shù)彈性模量、泊松比、強(qiáng)度極限等分別為3.93GPa、0.34和20.6MPa，并通過(guò)有限元建模和仿真，得到了二維管網(wǎng)載體體積百分比閾值為5.24％。
　　其次，針對(duì)正交自修復(fù)二維管網(wǎng)載體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。在給定入口總流量下，根據(jù)選定的管徑范圍，以管網(wǎng)的體積百分比和流動(dòng)效率為優(yōu)化目標(biāo)，采用改進(jìn)后的多目標(biāo)遺傳算法—NSGA-II，并結(jié)合哈迪.克羅斯迭代法對(duì)單入單出和雙入雙出的二維管網(wǎng)載體模型分別進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化。結(jié)果

3、得到：迭代12000次后，單入單出和雙入雙出管網(wǎng)模型都收斂且體積百分比均在閾值范圍內(nèi)，這說(shuō)明此優(yōu)化算法的可行性。通過(guò)歸一化處理從Pareto解中選出了最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案，分別為非劣解50和非劣解44，并獲得每根管道的流速、流量等。
　　最后，采用分析和數(shù)值模擬方法研究了流體在二維管網(wǎng)載體流道中的流動(dòng)特性。以單入單出和雙入雙出的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案為研究對(duì)象，采用Gambit軟件劃分網(wǎng)格，邊界條件為速度入口、自由出流，流態(tài)為層流模型。采用