《基於纏繞工藝力學的纖維纏繞複合材料損傷機理研究》是依託大連理工大學,由任明法擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於纏繞工藝力學的纖維纏繞複合材料損傷機理研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：任明法
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
纖維纏繞複合材料損傷機理研究是一項具有挑戰性的基礎研究課題，對於航空、航天工程中纖維纏繞結構設計與使役性能評估極其重要。本研究項目採用理論分析、數值模擬和試驗研究相結合的方法，首先基於纏繞工藝力學的理論與試驗分析，建立纖維纏繞複合材料的樹脂纖維壓實模型並表征其初始缺陷特徵，然後構造適於分析含有製造工藝初始缺陷的纖維纏繞複合材料損傷演化機理的擴展多尺度有限元模型，並基於鎖相紅外熱成像技術，對纖維纏繞複合材料損傷演化過程進行試驗研究，以驗證有限元模型；最後，利用所建立的擴展多尺度有限元模型，深入研究含有製造工藝初始缺陷的纖維纏繞複合材料的損傷演化機制和規律。本項目研究成果不僅對發展複合材料跨尺度損傷分析理論和方法具有一定的科學意義，而且對我國航空、航天纖維纏繞結構的分析、設計、安全度評估、壽命預測及相應國家標準的制定具有直接的指導價值。
結題摘要
纖維纏繞複合材料損傷機理研究是一項具有挑戰性的基礎研究課題，對於航空、航天工程中纖維纏繞結構的設計與使役性能評估極其重要。本項目研究採用理論分析、數值模擬和試驗研究相結合的方法，首先基於纏繞工藝力學分析，建立了纏繞複合材料固化成型過程中樹脂流動/纖維密實模型。考慮纖維纏繞材料在固化過程中的固化度、樹脂粘度、滲透率等參數隨固化時間的變化，實現了纏繞成型過程中的纖維密實度的預測。然後，基於工藝過程數值模擬得的纖維纏繞複合材料體分比，構造六邊形單胞模型與纏繞單胞模型，建立了複合材料結構的宏細觀一體化分析方法。對機械和溫度載荷下複合材料層合板進行損傷分析。之後，基於擴展多尺度有限元方法的理論框架，發展出適用於纖維增強複合材料高效分析的擴展多尺度有限元計算方法。最後，開展了纖維纏繞複合材料損傷演化試驗。研究不同工藝參數如纏繞鋪層角度等工藝參數對複合材料結構損傷演化與承載性能的影響規律。本項目研究成果不僅對發展複合材料跨尺度損傷分析理論和方法具有一定的科學意義，而且對我國航空、航天纖維纏繞結構的分析、設計、安全度評估、壽命預測及相應國家標準的制定具有直接的指導價值。
