複合材料熱隔膜成型的力學基礎研究

《複合材料熱隔膜成型的力學基礎研究》是依託上海交通大學，由彭雄奇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：複合材料熱隔膜成型的力學基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：彭雄奇
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

針對複雜曲面複合材料構件的熱隔膜成型工藝，綜合考慮複合材料在熱隔膜成型過程中呈現出的多尺度、多物理場耦合、大變形和各向異性特性，通過實驗測試、理論分析和數值計算，建立複合材料的力學本構模型和多場分析模型，研究纖維/預浸料鋪層的變形規律和力學行為，掌握結構因素、隔膜材料以及工藝參數等對熱隔膜成型的影響規律，研究複合材料熱隔膜成型的力學基礎，明確熱隔膜成型中的典型缺陷類型、缺陷特徵以及影響因素，揭示典型缺陷形成的力學機理，發展熱隔膜成型理論，提出有效和可靠的成型方法，為熱隔膜成型工藝在複雜曲面複合材料構件製造上的套用奠定理論基礎。

結題摘要

本項目針對複合材料熱隔膜成型中的力學基礎問題開展研究，發展了熱隔膜成型理論，揭示了典型缺陷形成機理, 提出了有效和可靠的成型方法，為熱隔膜成型工藝在複合材料複雜曲面構件製造上的工程化套用奠定技術基礎。對於提高我國複合材料套用技術，開發先進複合材料製造工藝和製造技術，為大飛機項目的研發提供先進複合材料方面的強有力的技術支持，有著非常重要的實際意義。按照基金項目的研究內容要求，按進度計畫完成了以下工作： （1）開展了碳纖維編織布和隔膜的力學性能測試實驗，為力學本構建模提供了基本的數據； （2）提出了一種簡單實用的超彈性本構模型來描述編織複合材料織物在成形過程中由於大變形所引起的非線性、各向異性力學行為； （3）提出了一種碳纖維預浸料的各向異性超彈性本構模型，為複合材料熱隔膜成型奠定了理論基礎； （4）實施了碳纖維複合材料的熱隔膜成型實驗，研究了成型機理以及各種成型缺陷的產生機理； （5）綜合考慮碳纖維預浸料在熱隔膜成型過程中呈現出的多尺度、多場耦合特性，將所開發的本構模型與成熟的商業CAE軟體ABAQUS相結合，實現了複雜曲面複合材料構件的熱隔膜成型數值仿真與工藝設計； 這些原創性工作開闢了複雜曲面複合材料構件製造新思路，對工程實際具有重要的套用價值和指導意義。為複合材料在航空航天工業上的擴大套用打下了良好的基礎。通過項目的實施，取得了如下研究成果： （1）出版了一本關於編織複合材料本構建模與成型模擬方面的英文專著，參與撰寫了一本關於複合材料的英文專著中的兩章； （2）發表了27篇期刊論文，其中SCI源刊論文 11篇，EI 源刊論文24篇，其他核心期刊3篇。另外還發表了眾多的國際國內會議論文，向國內外學者介紹了我們在基金資助下所做的研究工作。此外，還有2篇SCI源刊論文、1篇EI源刊論文已經投稿。 （3）授權國家發明專利5項、實用新型專利2項，涉及複合材料性能測試方法與測試夾具、複合材料成型工藝與模具等； （4）參加了包括ESMC2012、ESAFORM2013,、IUMRS-ICAM 2015、CCCM-2等國際、國內會議。訪問了韓國國立大學、英國Newcastle大學，法國國立套用科學學院，與國內外學者建立了廣泛的科研合作與交流。 （5）培養了7位碩士、1位博士；另有2位博士、3位碩士在讀。