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解决方案

航空工程—复合材料


  

现状:

      现代(dai)航(hang)空、航(hang)天领域对飞行器结构的减重设(she)计(ji)要求已(yi)不是“斤(jin)斤(jin)计较(jiao)”,而是“克克计较(jiao)”。复(fu)合(he)材料(liao)具备(bei)比(bi)强(qiang)度(du)、比模量高,可设计性强,抗腐蚀能满足减重(zhong)设计需(xu)求等特点(dian)在我(wo)国得(de)到了广(guang)泛应用(yong),但由(you)于起步较晚(wan),缺乏专业工(gong)具及专业人(ren)员(yuan),国内(nei)复(fu)合材料的研发能力稍显不(bu)足(zu)。

 
 

  

面临的挑战:

      复(fu)合(he)材料(liao)除了(le)具有(you)各(ge)向均(jun)匀(yun)材料(liao)所具有(you)的力(li)学(xue)问题(ti)外(wai),更由(you)于其(qi)各(ge)向异(yi)性(xing)(xing)(xing)、非(fei)均(jun)匀(yun)性(xing)(xing)(xing)、非(fei)连续(xu)性(xing)(xing)(xing)、非(fei)线(xian)性(xing)(xing)(xing)等性(xing)(xing)(xing)质,与传统各(ge)向同性(xing)(xing)(xing)、均(jun)匀(yun)连续(xu)和线(xian)弹性(xing)(xing)(xing)的力(li)学(xue)比(bi)较,有(you)其(qi)特殊(shu)的理论和处(chu)理方法(fa),同时还需考虑其(qi)组分、复(fu)合(he)工艺等因素。现阶(jie)段工程(cheng)应(ying)用主要处(chu)在宏(hong)观(guan)分析阶(jie)段,借鉴传统金属材料(liao)测试手段获(huo)得宏(hong)观(guan)力(li)学(xue)性(xing)(xing)(xing)能,进行(xing)铺(pu)层(ceng)优化仿真设计(ji)。高校(xiao)等研(yan)(yan)究机构也对复(fu)合(he)材料(liao)的细(xi)观(guan)力(li)学(xue)行(xing)为进行(xing)了(le)研(yan)(yan)究,但是多处(chu)于理论研(yan)(yan)究阶(jie)段,不满足工程(cheng)实际需求。

  

解决方案:

      以微观力学测(ce)试(shi)系统及多尺(chi)度仿真分析为(wei)出发点,通过对复合(he)材(cai)料的高精度测试(shi)和(he)分析来预测复合(he)材(cai)料的刚度、强度等力学(xue)性能(neng),采用多目标(biao)优化技术(shu),实现复合材料结构的设计和优化。得益于高精(jing)度材料(liao)测试手(shou)段,能够对(dui)复合材料(liao)结(jie)构宏观、微观层次的材料性能进行(xing)测试。利用真(zhen)实的多尺(chi)度耦合(he)技术,有效、同步地将有限元(yuan)整体结(jie)构和局部(bu)结(jie)构上(shang)反应材料微(wei)观(guan)结构特征的(de)代表性体(ti)积(ji)单元(RVE)耦合分析,让有限元仿真方(fang)法的方(fang)便灵(ling)活性进入微观尺度,让用(yong)户(hu)使(shi)用(yong)真实的材(cai)料微观(guan)(guan)结构仿真得到微观(guan)(guan)结构是如何影响宏观(guan)(guan)结构的(de)(de)(de)线弹性、非线性、疲劳的(de)(de)(de)行为(wei),实现复合材料的(de)(de)(de)多(duo)尺(chi)度分析(xi),建(jian)立复(fu)杂(za)损伤机制,获得结构内部各相材料作用及失(shi)效形式。