بررسي تحليلي انتقال حرارت هدايتي در لمينيت هاي كامپوزيتي استوانه اي گرافيت اپوكسي

Analytical Investigation of Heat Conduction in Graphite-Epoxy Cylindrical Composite Laminates

در مطالعه حاضر، يك حل تحليلي دقيق براي انتقال حرارت پايدار دوبعدي در لمينيت هاي كامپوزيتي استوانه اي ساخته شده از گرافيت اپوكسي ارايه گرديده است. اين لمينيت ها استوانه اي بوده ودر هر لايه الياف به دور استوانه پيچيده شده اند. ابتدا تبديل فوريه مناسب با استفاده از تيوري اشترم – ليوويل ساخته شده است. ضرايب سري به وسيله حل دستگاه معادلات مرتبط با شرايط مرزي داخل و بيرون استوانه و همچنين پيوستگي دما و شار حرارت در مرز بين لايه ها به دست آمده است، براي حل دستگاه معادلات حاصل از الگوريتم توماس استفاده شده است. در اين مقاله، اثر تغيير زاويه الياف روي توزيع درجه حرارت تحت شرايط مرزي كلي مورد بررسي قرار گرفته و نشان داده شده است كه توزيع درجه حرارت براي هر لايه كامپوزيتي با زاويه الياف دلخواه بين توزيع درجه حرارت براي زواياي و قرار دارد.

In this study, an exact analytical solution for two-dimensional steady-state conductive heat transfer in cylindrical composite laminates made of graphite-epoxy is presented. These laminates are in cylindrical shape and fibers have been winded around the cylinder in each layer. First, the appropriate Fourier transformation has been obtained using Sturm-Liouville theorem. Coefficients of series are achieved by solving a set of equations related to the thermal boundary conditions at inside/outside of the cylinder and temperature/heat flux continuity at the boundaries located between the layers. The solution of this set of equations is calculated using Thomas algorithm. In this article, the effect of fibers’ angle on temperature distribution of composite laminate is investigated under general boundary conditions. Here, we show that the temperature distribution for any composite laminates is between temperature distribution for laminates with fiber angles equal to the and .