基于UMATHT子程序的玻璃纤维/乙烯基酯热响应数值模拟

冯振宇^1,2，范保鑫^1,2，王纳斯丹^1,2，韩雪飞^1,2，李翰^1,2，吴敬涛³

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3. 中国飞机强度研究所

摘 要：针对玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料在火灾环境中的热响应问题,考虑材料的热传导、分解气体扩散以及分解反应吸热,基于UMATHT与USDFLD子程序建立复合材料热响应模型,开展有限元计算与分析。结果表明:建立的复合材料热响应模型可以合理预报单侧辐射热流作用下玻璃纤维/乙烯基酯树脂层合板的热响应,50 kW/m²热流下,加热结束时材料表面和背部温度分别为615.89℃和412.55℃;随着加热时间的延长,材料温度持续升高,厚度方向上的材料温度由非线性分布逐渐趋近于线性分布;随着材料深度的增加,材料完成热解反应所需要的时间越长,材料的热分解速率峰值越低,达到热分解速率峰值的时刻越晚,热解反应越慢;同一温度下,随着材料深度的减小,处于热解状态下的材料热分解率越低,热分解速率峰值越高,材料达到热分解速率峰值时的温度越高。

关键词：热响应;玻璃纤维/乙烯基酯;热分解;UMATHT子程序;有限元;