УДК 541.124
ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОГО КОЭФФИЦИЕНТА
ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ КОМПОЗИТА ПРИ НАЛИЧИИ
ПРОМЕЖУТОЧНОГО СЛОЯ МЕЖДУ ВОЛОКНОМ И МАТРИЦЕЙ
В.С. Зарубин
,
Г.Н. Кувыркин
,
И.Ю. Савельева
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
e-mail:
,
,
Построена математическая модель переноса тепловой энергии в композите,
армированном волокнами, ориентированными в одном направлении. Учтена
возможность возникновения промежуточного слоя между волокнами и матри-
цей. Эта модель позволила получить расчетные формулы для эффективных
коэффициентов теплопроводности такого композита в направлении располо-
жения волокон и в плоскости, перпендикулярной этому направлению. С при-
менением двойственной формулировки вариационной задачи стационарной те-
плопроводности в неоднородном твердом теле построены двусторонние оцен-
ки возможного значения второго из этих коэффициентов. Представленные
результаты могут быть использованы для прогноза эффективных коэффици-
ентов теплопроводности волокнистых композитов.
Ключевые слова
:
композит, волокно, промежуточный слой, эффективный коэф-
фициент теплопроводности.
ESTIMATES OF EFFECTIVE THERMAL-CONDUCTIVITY COEFFICIENT
OF THE COMPOSITE HAVING AN INTERMEDIATE LAYER BETWEEN
THE FIBER AND MATRIX
V.S. Zarubin
,
G.N. Kuvyrkin
,
I.Yu. Savel’yeva
Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
e-mail:
,
,
A mathematical model of heat transfer in a composite reinforced with long anisotropic
fibers oriented in one direction is built. A possibility of arising of an intermediate
layer between the fibers and matrix is taken into consideration. Based on this model,
formulas are derived for calculation of effective thermal-conductivity coefficients of
this composite in the fiber direction and in the plane perpendicular to this direction.
The dual variational formulation of the stationary heat conduction problem was
applied for performing the double-ended estimates of a probable value of the second
coefficient. The results can be used for predicting the effective thermal conductivity
of fiber composites.
Keywords
:
composite, fiber, intermediate layer, effective thermal conductivity
coefficient.
Волокнистые композиты находят широкое применение в технике
в качестве конструкционных материалов. Технологический процесс
изготовления таких композитов включает в себя этап предваритель-
ной подготовки поверхности волокна, обеспечивающей в дальней-
шем необходимую адгезию между армирующими элементами и ма-
трицей [1, 2]. В результате на поверхности волокна возникает так на-
зываемый аппретирующий слой [3, 4], через который в последующем
и происходит механическое и физико-химическое взаимодействие ма-
териалов волокна и матрицы [5, 6]. Свойства этого промежуточного
58 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2014. № 1
