點陣材料新型結構設計及關鍵力學問題研究

《點陣材料新型結構設計及關鍵力學問題研究》是依託河海大學，由范華林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：點陣材料新型結構設計及關鍵力學問題研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：范華林
• 依託單位：河海大學

項目摘要

課題圍繞點陣材料結構化設計與套用中的關鍵力學問題進行套用基礎研究。採用設計、製備、試驗等方法，以點陣複合材料為基礎，開發新型輕質點陣承力結構，包括點陣夾層梁、點陣夾層板以及點陣夾層柱殼結構，研究結構的力學性能和結構設計方法。以多夾層和多尺度構型拓展點陣結構，製備點陣夾層梁、板、殼結構。在點陣材料基礎上，製備多夾層結構，研究多夾層結構的靜、動力學行為，探討應力波在多夾層結構中的傳播特徵及梯度夾層對能量吸收性能的影響。理論研究多尺度格柵強度、模量與多尺度的對應關係，以點陣複合材料為單元，設計製備多尺度格柵結構，試驗研究結構力學性能，討論多尺度結構能量吸收效率的增強特徵。以點陣複合材料為夾芯，設計製備點陣夾層柱殼結構，建立結構在軸向壓縮、扭轉、圍壓作用下的力學模型和破壞理論，試驗測試結構的承載力。通過研究，完善點陣承力結構的設計理論、製備工藝和試驗表征方法，推進點陣複合材料的結構套用。

結題摘要

課題圍繞點陣複合材料結構設計與套用中的關鍵力學問題進行了套用基礎研究。採用設計、製備、試驗等方法，以紡織點陣複合材料和格柵點陣複合材料為基礎，開發了新型輕質點陣承力結構，包括點陣夾層梁、點陣夾層板以及點陣夾層柱殼結構，研究了結構的力學性能和結構設計理論。建立了點陣結構的靜力等效分析方法和多模式破壞理論，分析了點陣結構的破壞模式圖。 以多夾層和多尺度構型拓展點陣結構，製備了點陣夾層梁、板、殼結構。在點陣材料基礎上，製備了多夾層結構，研究了多夾層結構的靜、動力學行為，探討了梯度夾層對能量吸收性能的影響。理論研究了多尺度格柵強度、模量與多尺度的對應關係，以點陣複合材料為單元，設計製備了多尺度格柵結構，試驗研究了結構的力學性能，討論了多尺度結構能量吸收效率的增強特徵。以波紋點陣複合材料為夾芯，設計製備了新型點陣夾層柱殼結構，建立了結構的力學模型和破壞理論，試驗測試了結構的承載力和動力學性能。設計製備了新型一維點陣複合材料結構，建立了結構力學分析模型，準確預測結構整體屈曲和局部屈曲臨界載荷。將點陣結構與吸波材料相結合，成功製備了輕質高強結構隱身複合材料，試驗揭示了結構的力學性能和吸波性能，建立結構隱身複合材料夾層結構混雜設計方法。以紡織點陣複合材料力學性能研究為基礎，設計了2款新型高鐵車輛導流罩結構，成功將點陣複合材料套用於軌道交通工程領域。點陣承力筒也套用於製造全複合材料彈體結構。通過研究，完善了點陣承力結構的設計理論、製備工藝和試驗表征方法，推進了點陣複合材料的結構套用。結合研究，發表SCI（源刊）論文37篇。