多轴向经编泡沫夹层结构复合材料传热性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20260528.001

复合材料科学与工程 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (5): 1-8.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260528.001

• 基础与力学性能研究 • 下一篇

多轴向经编泡沫夹层结构复合材料传热性能研究

陈英童¹, 魏欣^1,2, 吴晓青^1,2*, 杨忠³, 于柏峰⁴

1.天津工业大学纺织科学与工程学院,天津 300387;
2.河北省沧州市天津工业大学研究院,沧州 061000;
3.东方电气(天津)风电叶片工程有限公司,天津 300387;
4.哈尔滨玻璃钢研究院有限公司,哈尔滨 150029

收稿日期:2025-03-10 出版日期:2026-05-28 发布日期:2026-07-01
通讯作者: 吴晓青(1964—),女,博士,教授,博士生导师,研究方向为高性能复合材料,wuxiaoqing@tjpu.edu.cn。
作者简介:陈英童(1997—),男,硕士研究生,研究方向为复合材料热传导。
基金资助:
河北省自然科学基金(E202311016);国家自然科学基金(52403140)

Study on heat transfer performance of multi-axial warp braided foam sandwich composite

CHEN Yingtong¹, WEI Xin^1,2, WU Xiaoqing^1,2*, YANG Zhong³, YU Baifeng⁴

1. School of Textile Science and Engineering, Tiangong University, Tianjin 300387, China;
2. Tianjin University of Technology Research Institute, Cangzhou 061000, China;
3. Dongfang Electric Tianjin Wind Turbine Blade Engineering Limited Company, Tianjin 300387, China;
4. Harbin Fiberglass Reinforced Plastic Co., Ltd., Harbin 150029, China

Received:2025-03-10 Online:2026-05-28 Published:2026-07-01

摘要/Abstract

摘要： 本文分别使用有限元分析法和试验法研究了双轴向经编织物增强树脂泡沫夹层结构复合材料的导热行为,分析了织物结构、边界条件、材料属性等因素对复合材料热传导性能的影响。通过有限元方法分析了夹层结构复合材料的热传导行为,发现各组分材料导热性能的差异和温度梯度方向均会影响夹层结构复合材料的导热行为,且后者影响作用更明显。通过红外热成像试验测试了夹层结构复合材料的热传导过程、温度分布和最终热平衡时的温度,试验结果与有限元方法得到的结果具有一致性。

关键词: 夹层结构复合材料, 有限元法, 热传导, 导热系数

Abstract: In this paper, the thermal conductivity behavior of biaxial warp knitted fabric reinforced resin foam sandwich composite was studied by finite element method and experimental method respectively, and the effects of fabric structure, boundary conditions and material properties on the thermal conductivity of the composite were analyzed. The heat conduction behavior of sandwich composite was analyzed by finite element method. It was found that the difference of thermal conductivity of each component and the direction of temperature gradient both affected the thermal conductivity behavior of sandwich composite, and the latter effect was more obvious. The heat conduction pro-cess, temperature distribution and final heat equilibrium temperature of sandwich composite were measured by infrared thermal imaging test, and the results are consistent with those obtained by finite element method.

Key words: sandwich composite, finite element method, heat conduction, thermal conductivity

中图分类号:

TB332

陈英童, 魏欣, 吴晓青, 杨忠, 于柏峰. 多轴向经编泡沫夹层结构复合材料传热性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2026, 0(5): 1-8.

CHEN Yingtong, WEI Xin, WU Xiaoqing, YANG Zhong, YU Baifeng. Study on heat transfer performance of multi-axial warp braided foam sandwich composite[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2026, 0(5): 1-8.

参考文献

[1] BRIMAN V, KARDOMATEEAS G A. Review of current trends in research and applications of sandwich structures[J]. Composites Part B: Engineering, 2018, 142: 221-240.
[2] 周秀燕, 王非. 泡沫复合材料的应用与发展[J]. 纤维复合材料, 2016, 33(1): 36-39.
[3] 刘魁. 风电叶片玻璃钢/复合材料夹层结构的泡沫芯材[J]. 塑料工业, 2011, 39(11): 104-106.
[4] GONG L L, WANG Y H, CHENG X D, et al. A novel effective medium theory for modelling the thermal conductivity of porous materials[J]. International Journal of Heat & Mass Transfer, 2014, 68: 295-298.
[5] WILLIS J R. Bounds and self-consistent estimates for the overall properties of anisotropic composites[J]. Journal of the Mechanics & Physics of Solids, 1977, 25(3): 185-202.
[6] KRÖNER E. Effective moduli of random elastic media-unified calculation of bounds and self-consistent values[J]. Mechanics Research Communications, 1977, 4(6): 389-393.
[7] CHRISTENSEN R M, LO K H. Solutions for effective shear properties in three phase sphere and cylinder models[J]. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 1979, 27(4): 315-330.
[8] GROVE S M. A model of transverse thermal conductivity in unidirectional fibre-reinforced composites[J]. Composites Science & Technology, 1990, 38(3): 199-209.
[9] KUKSENKO D, DRACH B. Effective conductivity of materials with continuous curved fibers[J]. International Journal of Engineering Science, 2017, 118: 70-81.
[10] ANDRIANOV I V, KALAMKAROV A L, STARUSHENKO G A. Analytical expressions for effective thermal conductivity of composite materials with inclusions of square cross-section[J]. Composites Part B: Engineering, 2013, 50: 44-53.
[11] WAKEHAM W A, NAGASHIMA A, SENGERS J V. Measurement of the transport properties of fluids[M]. London: Blackwell Scientific, 1991: 163-188.
[12] ASSAEL M J, KARAGIANNIDIS E. Measurements of the thermal conductivity of R11 and R12 in the temperature range 250-340Λ at pressure up to 30 MPa[J]. International Journal of Thermophysics, 1992, 13(5): 735-751.
[13] 董陈磊, 斯点点, 周小红. 瞬态平面热源法仪器测试不同温度下织物导热系数的研究[J]. 现代纺织技术, 2019, 27(4): 84-88.
[14] 何凤梅, 李仲平, 冯志海, 等. PAN碳纤维高温热传输性能表[J]. 中国材料进展, 2013, 32(4): 236-242.
[15] 史学平. 经编间隔织物增强复合材料热传导的研究[D]. 天津: 天津工业大学, 2021.
[16] 邱志平, 林强. 蜂窝夹层复合材料结构非线性传热分析[J]. 复合材料学报, 2005, 22(5): 147-154.

多轴向经编泡沫夹层结构复合材料传热性能研究

Study on heat transfer performance of multi-axial warp braided foam sandwich composite

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	陈圣兵, 王鑫, 贺旭照. 二维超构热防护结构热调控特性研究[J]. 复合材料科学与工程, 2026, 0(1): 62-68.
[2]	伍强, 赵凯, 刘鹏飞, 张涛涛, 朱德勇. Z形纤维增强复合材料层压板固化变形分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 84-90.
[3]	黄立新, 张院秀, 黄君. 界面范德华作用对石墨烯/聚乙烯复合材料弹性性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(7): 26-34.
[4]	毕一凡, 程宝发, 朱祥东. 聚酰胺6/氧化石墨烯改性碳纤维复合材料机械性能与导热性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(3): 34-38.
[5]	张幻实, 张发, 高丽敏, 贾银磊. 复合材料带填充钉孔层压板拉伸载荷下损伤特性分析[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(3): 89-94.
[6]	鲁晓锋, 李占营, 杨玉荣, 徐俊. 开孔玻纤拉挤板孔边应力集中[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(2): 122-125.
[7]	王修刚, 孙双双, 张胜旗, 马佳宾. 热-机载荷作用下玻/碳纤维混杂复合材料层合板的屈曲分析[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(12): 88-95.
[8]	胡明浩, 郭攀登, 铁瑛, 皮晓璠, 张臻臻. EMAA含量对平纹编织碳纤维复合材料层间断裂自修复性能的影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(8): 44-51.
[9]	匡成钊, 朱慧鑫, 付昆昆. 雷电流参数对碳纤维复合材料雷击损伤影响研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(12): 101-107.
[10]	梁福安, 黄君, 黄立新. 基于模态应变能与频率融合方法的功能梯度欧拉伯努利梁损伤识别研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(8): 25-30.
[11]	武海鹏. 复合材料层合板阻尼参数敏感性分析[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(4): 102-106.
[12]	臧晓蕾, 殷奇, 梁海啸. 碳纤维复合材料地铁车顶板固有频率概率分析[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(8): 18-24.
[13]	邢照亮, 张卓, 袁金, 赵卫生. 从传热角度评估复合绝缘支柱芯体热机试验温升时间合理性[J]. 复合材料科学与工程, 2020, 0(4): 79-83.
[14]	齐佳旗, 段玥晨, 李成, 铁瑛. 低速冲击下铝蜂窝夹层板的动态响应研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(5): 5-11.
[15]	李占营, 鲁晓锋, 杨苗苑. 胶接双悬臂梁极限载荷影响因素分析[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019, 0(12): 34-38.