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解决方案

航空工程—复合材料


  

现状:

      现代航(hang)空、航(hang)天领域对飞行器结构的减重设计(ji)要求已不是“斤斤计(ji)较”,而是“克克计(ji)较”。复(fu)合材料具备(bei)比强度、比模量(liang)高,可(ke)设计性强,抗腐(fu)蚀能满足减重(zhong)设计需求等(deng)特点(dian)在(zai)我国得到了广(guang)泛应用(yong),但由于起步(bu)较晚,缺乏专业工具及专(zhuan)业人(ren)员,国(guo)内复合材(cai)料(liao)的研发能(neng)力稍显不足。

 
 

  

面临的挑战:

      复合材料(liao)除了具有(you)各(ge)向均匀(yun)材料(liao)所具有(you)的(de)力学(xue)问(wen)题外(wai),更由于其(qi)各(ge)向异性(xing)、非(fei)均匀(yun)性(xing)、非(fei)连续(xu)性(xing)、非(fei)线性(xing)等(deng)性(xing)质,与传统各(ge)向同(tong)性(xing)、均匀(yun)连续(xu)和(he)线弹(dan)性(xing)的(de)力学(xue)比较,有(you)其(qi)特殊的(de)理论和(he)处(chu)理方法,同(tong)时还(hai)需考虑其(qi)组分(fen)、复合工艺等(deng)因(yin)素。现阶(jie)段工程(cheng)应用主(zhu)要处(chu)在宏观分(fen)析阶(jie)段,借鉴传统金(jin)属材料(liao)测(ce)试手段获得宏观力学(xue)性(xing)能,进(jin)行铺层优化仿真设计。高校等(deng)研究机构(gou)也对复合材料(liao)的(de)细(xi)观力学(xue)行为进(jin)行了研究,但是多处(chu)于理论研究阶(jie)段,不满足工程(cheng)实(shi)际需求。

  

解决方案:

      以微观力学测试系统及多尺度仿(fang)真分析为出(chu)发点,通过对复合材料的高精度测(ce)试和分(fen)析(xi)来预测(ce)复合材料的刚度、强度等力学性能,采用多目(mu)标优化技术(shu),实(shi)现复合(he)材料结构的(de)设(she)计(ji)和优化(hua)。得益于(yu)高精度(du)材料(liao)测试手段,能够对(dui)复合材料(liao)结构宏观(guan)(guan)、微观(guan)(guan)层次的(de)材料性能进行测(ce)试。利用真(zhen)实(shi)的(de)多(duo)尺度耦合技术,有效、同(tong)步地将(jiang)有限元整体(ti)结构和局部结构上反(fan)应(ying)材料微观结(jie)构特征的(de)代(dai)表性体积单元(RVE)耦(ou)合分(fen)析,让有限(xian)元仿真方法的方便灵活性进入(ru)微观尺度,让用户使用真(zhen)实(shi)的材料微(wei)观结(jie)(jie)构(gou)仿真(zhen)得到(dao)微(wei)观结(jie)(jie)构(gou)是如何影响宏观结(jie)(jie)构(gou)的(de)线弹性、非(fei)线性、疲劳的(de)行为,实现复合材料的(de)多尺度(du)分析,建立复杂(za)损(sun)伤机制,获得(de)结构内部各(ge)相材料作用及失效(xiao)形(xing)式。