碳纤维环氧树脂复合材料热响应预报方法

李翰^1,2，樊茂华^1,2，王纳斯丹^1,2，范保鑫^1,2，冯振宇^1,2

1. 中国民航大学适航学院2. 民航航空器适航审定技术重点实验室

摘 要：为研究碳纤维环氧树脂复合材料在火灾环境下的热响应,考虑其在火灾环境下的热解过程,建立非线性热响应方程组,利用有限差分法计算分析单侧热流作用下的材料内部温度-时间历程与炭化规律。结果表明:建立的热响应方程组可以有效预测碳纤维环氧树脂的温度-时间历程,与实验值吻合较好;随着加热时间延长,炭化层范围逐渐扩大,温度趋于稳定,材料温度-深度分布由非线性转变为线性;随着深度增加,碳纤维环氧树脂复合材料温升速率减小,达到热解所需的时间更长,炭化过程变慢,且单位温度的密度变化量峰值随深度增加向低温方向移动;热解反应区中不同深度位置的材料剩余质量分数在同一温度下不同,深度越大剩余质量分数越小,炭化程度越高。

关键词：碳纤维/环氧树脂;热响应;炭化;热分解;