碳/碳蜂窝夹层结构

近零面内热膨胀

针对超稳定卫星平台需求，通过多尺度优化编织图案和几何参数实现面内热膨胀系数近零设计的碳/碳蜂窝夹层结构。

陈昕 · Xiang, Junxian · Jiahao, Wang · Wentao, Xu · Yiduan, Zhang · Han, Yan · 张中伟 · Jie, Tao

Composites Communications 2025

参数信息

复合材料热膨胀预测误差

11.03 %

夹层结构热膨胀预测误差

12.01 %

最优几何参数组合（面板厚度，壁厚，胞长）

(1.5, 0.4, 3); (1.5, 0.4, 5); (3, 0.2, 3) mm

对应胶层厚度

1.18; 0.92; 0.74 mm

技术优势

预测误差低

多尺度有限元模型对复合材料和夹层结构的热膨胀预测误差分别为11.03%和12.01%，验证了模型有效性，为设计提供可靠依据。

面内零热膨胀

通过优化编织图案和几何参数，并调整胶层厚度，最终实现夹层结构的面内零热膨胀，满足超高尺寸稳定性需求。

多尺度可设计

建立涵盖微-细-宏观的多尺度模型，能够预测和优化从纤维、编织到整体结构的各尺度热膨胀行为，实现系统化设计。

应用场景

• 卫星结构：用于卫星平台结构，提供超高尺寸稳定性，减少热致变形。
• 航天器热控：通过近零热膨胀减少热应力，简化热控系统设计。
• 空间光学平台：保持光学系统光轴稳定，防止温度变化导致指向偏移。
• 精密仪器支撑：为高精度仪器提供无热变形的支撑基准。