纤维增强复合材料高频介电性能的理论估算.pdf
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第 3期 纤维复合材料 m .3 25
1999年 9月 FIBER C0MPOSITES Sep..1999
工艺 ·设计
纤维增强复合材料高频介 电性能
的 理 论 估 算
一 T ;7·/
l
(上海玻璃钢研 究所)
提 要 本文在文献C1)的基础上对玻璃纤维增强复古材料的 电损耗角正切进行理论分析,再出精确的估
算公式.可供产品电性能设计时使用 。
关键词 透波材料 介电常数 介电损耗角正切 并联 串联
一 、 引 言
玻璃纤维增强复合材料 ,因介 电常数和介电损耗角正切都 比较小 ,是 良好的透波材料 。
不论是在原材料选择,还是复合材科透波率的最优设计,均需要高频介电性能的理论估算公
式。在文献[1]中对玻璃钢材科 巳作了初步理论分析 ,该结果也适用于其 他纡维增强复台材
料 ,本文对介 电常数不仅给出了近似估算公式 ,也给出了针对纡维的矩形排列模型的精确
解。对于介电损耗角正切 ,本文较为粗糙,仅给出并联与串联两种特倒的理论估算公式。本
文在前文的基础上对纤维增强复合材料的介 电损耗角正切作进一步理论分析,得出较符合 实
际情况的理论估算公式。
二、理论分析模型
一 般来说 ,纤维在复合材料基体中的排列是随机的 ,从 随机排列中可 以选出二种典型排
列:矩形排列和六角形排 列,特殊情况即为正方形排列和正六角形排列。从具有较广泛的代
(8) (b)
图 l 纤维矩形擗列棒型
●国宗建材局科学基盒项 目
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纤 雏 复 古 材 科 I¨3年
表性及较容易得出理论的解析解出发 ,我们选择矩形排列模型,如图 1所示。由于对称性
从 图 1 (a)的复合材料取 出具有代表性 的单元 ,如 图 1 (b)所示 ,r= 。
为了进行较简化的分析 ,可 以把 图 1 (b)的模型进一步简化为囤 1 (c)所示的模型
— — —
即把 圆的纡维简化为正方形纤维 ,正方形边长为 Vf。
三、理论分析
对于图 1 (b)的模型,文献1-12已对介 电常数给出了理论计算公式。本文仅对介 电损耗
角正切作理论分析 ,沿着纤维方向,文献[1]已进行分析 ,在此不赘述 。实际上使用的主要
是横 向,在此进行较为精确的分析。
为了能在文献 [1]的基础上进行简化理论分析 ,先分析图 1 (c)所示的模型 。把图 1
(c)分成四部分。根据介 电损耗角正切的定义:
= }一导 (1)
及 I =U ·∞ ·C (2)
式中I-为吸收电流 ,I。为电容器 电流 ,U为 电压 ,CO为角频率 ,C为 电容。C为
C直8S/d
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