复合材料热隔膜成型的力学基础研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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复合材料热隔膜成型的力学基础研究

项目名称：复合材料热隔膜成型的力学基础研究
项目类别：面上项目
批准号：11172171
申请代码：A020305
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：彭雄奇
依托单位：上海交通大学
批准年度：2011

中文摘要：

针对复杂曲面复合材料构件的热隔膜成型工艺，综合考虑复合材料在热隔膜成型过程中呈现出的多尺度、多物理场耦合、大变形和各向异性特性，通过实验测试、理论分析和数值计算，建立复合材料的力学本构模型和多场分析模型，研究纤维/预浸料铺层的变形规律和力学行为，掌握结构因素、隔膜材料以及工艺参数等对热隔膜成型的影响规律，研究复合材料热隔膜成型的力学基础，明确热隔膜成型中的典型缺陷类型、缺陷特征以及影响因素，揭示典型缺陷形成的力学机理，发展热隔膜成型理论，提出有效和可靠的成型方法，为热隔膜成型工艺在复杂曲面复合材料构件制造上的应用奠定理论基础。

中文主题词：复合材料；热隔膜成型；力学基础；本构模型；成型缺陷机理

英文摘要：

Composites；Hot diaphragm forming；Mechanics fundamentals；Constitutive modelling；Mechanism for forming defects

英文主题词： Composites；Hot diaphragm forming；Mechanics fundamentals；Constitutive modelling；Mechanism for forming defects

结论摘要：

本项目针对复合材料热隔膜成型中的力学基础问题开展研究，发展了热隔膜成型理论，揭示了典型缺陷形成机理, 提出了有效和可靠的成型方法，为热隔膜成型工艺在复合材料复杂曲面构件制造上的工程化应用奠定技术基础。对于提高我国复合材料应用技术，开发先进复合材料制造工艺和制造技术，为大飞机项目的研发提供先进复合材料方面的强有力的技术支持，有着非常重要的实际意义。按照基金项目的研究内容要求，按进度计划完成了以下工作（1）开展了碳纤维编织布和隔膜的力学性能测试实验，为力学本构建模提供了基本的数据；（2）提出了一种简单实用的超弹性本构模型来描述编织复合材料织物在成形过程中由于大变形所引起的非线性、各向异性力学行为；（3）提出了一种碳纤维预浸料的各向异性超弹性本构模型，为复合材料热隔膜成型奠定了理论基础；（4）实施了碳纤维复合材料的热隔膜成型实验，研究了成型机理以及各种成型缺陷的产生机理；（5）综合考虑碳纤维预浸料在热隔膜成型过程中呈现出的多尺度、多场耦合特性，将所开发的本构模型与成熟的商业CAE软件ABAQUS相结合，实现了复杂曲面复合材料构件的热隔膜成型数值仿真与工艺设计；这些原创性工作开辟了复杂曲面复合材料构件制造新思路，对工程实际具有重要的应用价值和指导意义。为复合材料在航空航天工业上的扩大应用打下了良好的基础。通过项目的实施，取得了如下研究成果（1）出版了一本关于编织复合材料本构建模与成型模拟方面的英文专著，参与撰写了一本关于复合材料的英文专著中的两章；（2）发表了27篇期刊论文，其中SCI源刊论文 11篇，EI 源刊论文24篇，其他核心期刊3篇。另外还发表了众多的国际国内会议论文，向国内外学者介绍了我们在基金资助下所做的研究工作。此外，还有2篇SCI源刊论文、1篇EI源刊论文已经投稿。（3）授权国家发明专利5项、实用新型专利2项，涉及复合材料性能测试方法与测试夹具、复合材料成型工艺与模具等；（4）参加了包括ESMC2012、ESAFORM2013,、IUMRS-ICAM 2015、CCCM-2等国际、国内会议。访问了韩国国立大学、英国Newcastle大学，法国国立应用科学学院，与国内外学者建立了广泛的科研合作与交流。（5）培养了7位硕士、1位博士；另有2位博士、3位硕士在读。

成果综合统计