樹脂基復合材料自修復中二維管網(wǎng)載體的研究.pdf

1、復合材料在使用過程中，會受外界環(huán)境的影響產(chǎn)生裂紋、內部分層等缺陷，如不及時修復，將縮短材料使用壽命并帶來嚴重的安全隱患。而內部損傷很難被檢測，為此提出復合材料自修復技術，即在材料出現(xiàn)損傷（如微裂紋）后可以實現(xiàn)自動修復，不需人工參與。本文主要針對樹脂基復合材料自修復中二維管網(wǎng)載體展開研究。
　　首先，通過實驗和有限元分析相結合的方法確立管網(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，進行了拉伸和彎曲實驗測試，實驗結果得到了環(huán)

2、氧樹脂的相關力學參數(shù)彈性模量、泊松比、強度極限等分別為3.93GPa、0.34和20.6MPa，并通過有限元建模和仿真，得到了二維管網(wǎng)載體體積百分比閾值為5.24％。
　　其次，針對正交自修復二維管網(wǎng)載體拓撲結構進行了研究。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效率為優(yōu)化目標，采用改進后的多目標遺傳算法—NSGA-II，并結合哈迪.克羅斯迭代法對單入單出和雙入雙出的二維管網(wǎng)載體模型分別進行了參數(shù)優(yōu)化。結果

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，這說明此優(yōu)化算法的可行性。通過歸一化處理從Pareto解中選出了最優(yōu)拓撲結構方案，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)載體流道中的流動特性。以單入單出和雙入雙出的最優(yōu)拓撲結構方案為研究對象，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