多孔保温材料最重要的参数是导热系数,导热系数的高低直接决定了保温材料的性能。众多学者已经对多孔保温材料导热模型开展了研究。导热模型主要分为两类:1.由串并联导热模型改进而来的Hasselman模型等;2.由分形理论得到的分形导热模型。保温材料在服役期间会受到外力的作用而发生形变,这会使得保温层的保温性能发生变化。保温层在服役期间的形变包括保温层初始服役时的压缩形变和后续服役中发生的蠕变形变。经历形变后,保温层的厚度减薄,内部结构发生变化,导致其导热性能也发生变化。但是在现有的导热模型中不能够描述保温材料导热模型在形变过程中的变化规律,因此针对多孔保温材料导热系数在形变过程中变化规律的研究是十分必要的。多孔保温材料的导热系数与基体导热系数、分散相导热系数、孔隙率、泡孔平均直径、泡孔圆度值、温度等因素有关。本文选取最重要的因素进行考虑,分别是基体导热系数、分散相导热系数、孔隙率、泡孔平均直径、泡孔圆度值。其他几个因素本文不做考虑。多孔保温材料的导热性能、力学性能与细观结构有重要联系,因此首先研究材料的细观结构。本文选取密度为40kg/m3、60kg/m3、80kg/m3的多孔保温材料,制作观察试片,通过显微镜拍摄显微图像,在Image J软件中分析显微图像,获得材料平均孔径、泡孔圆度值。同时用密度法得到不同密度材料的孔隙率。文章根据获得的多孔保温材料的原始参数,通过Matlab软件进行保温材料的二维模型的建立,得到不同种类保温材料的数值计算模型。在Abaqus软件中进行形变计算。用Image J软件对计算的形变云图提取结构参数,并分析形变量与细观结构参数之间的规律关系。同时基体弹性模量会影响形变量与细观结构参数之间的规律,因此,规律关系中还用加入基体弹性模量影响因素,根据计算结果可以发现形变量与孔隙率、平均孔径之间有二次关系,形变量与圆度值有一次函数的关系。依据导热系数与基体导热系数、分散相导热系数、孔隙率、圆度值、平均孔径之间的关系,建立包含有形变量、基体弹性模量影响因素的导热模型(形变条件下保温材料导热模型)。该模型能够描述在不同形变量下保温材料导热系数的变化规律。文章依据傅里叶导热定律设计、制造实验装置。测量保温材料在不同压缩形变条件、不同蠕变形变条件下的导热系数。同时,将导热模型的计算值与实验装置的测量值进行对比,发现其吻合程度较好,说明建立的导热模型是能够描述保温材料导热系数在不同形变量下的变化规律,进而说明通过模拟手段得到的形变量与细观结构参数之间的关系是正确的。根据保温材料的单轴压缩实验可以得到保温材料的力-位移曲线,经过公式的转换得到标准的应力-应变曲线。选取多孔介质的应力-应变本构方程对应力-应变曲线的实验数值进行拟合,发现拟合效果较好,说明该本构方程能够描述保温材料的压缩形变规律。同时,利用实验装置进行蠕变实验,得到保温材料的蠕变-时间曲线。选取修正的时间强化模型对实验数据进行拟合,拟合效果较好,说明该本构方程能够描述保温材料蠕变的规律。将两种本构方程与形变条件下保温材料导热模型搭配使用,即可描述在不同压力下保温材料导热系数的变化规律。