碳纤维环氧复合材料的温度动力学和机械性能分析,由核爆炸模拟光源辐射
Lin Yuan1,2, Jun Li3, Boyu Wang1,2
1Engineering Research Center of Flexible Radiation Protection Technology, Universities of Shaanxi Province, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, 710048, Shaanxi, China.
模拟核爆炸光辐射显著改变了碳纤维/环氧复合材料 (CFEC). 物理信息神经网络 (PINNs) 帮助分析温度变化和降低机械性能,这对于设备保护至关重要.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 核工程 核工程是指核工程.
- 计算物理 计算物理
背景情况:
- 光辐射是核爆炸中释放的主要能量.
- 了解其对复合材料等材料的影响对于安全和设计至关重要.
- 碳纤维/环氧复合材料 (CFEC) 用于需要高强度与重量比的应用.
研究的目的:
- 为了研究模拟核爆炸光辐射对CFEC的影响.
- 分析温度演变和机械性能变化.
- 在这样的条件下开发一种物质反应的预测模型.
主要方法:
- 利用人工光源对CFEC样本模拟核爆炸辐射.
- 测量了被辐射样本的反射频谱和温度.
- 集成了一个物理信息神经网络 (PINN) 与热传导模型和用于温度动态分析的实验数据.
主要成果:
- 模拟辐射导致热和光化学效应,减少样品反射率.
- 观察到机械性能显著降低:拉伸强度 (1.64%),压力强度 (17.35%),膜间剪切强度 (ILSS) (0.51%) 和冲击后压力强度 (2.77%).
- 基于实验数据,PINN成功预测了温度动态.
结论:
- 核爆炸产生的光辐射会对CFEC的机械性能造成很大降解.
- 开发的基于PINN的模型能够快速预测温度变化.
- 这些发现对于设计核环境中设备的辐射保护策略至关重要.
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