【48812】西工大在复合资料抗冲击研讨范畴获得新进展

  8月19日，西北工业大学力学与土木建筑学院王富生教授团队在《天然•通讯》（Nature Communications）杂志在线宣布题为《脉冲电流下织造复合资料抗冲击损害》（Impact damage reduction of woven composites subject to pulse current）的研讨论文。该研讨提出了一种选用脉冲电流来改进三维正交织造复合资料抗冲击功用的办法，并体系提醒了脉冲电流对正交织造复合资料冲击损害的按捺机理。

  西北工业大学博士生李妍为该文榜首作者，西北工业大学王富生教授和黄晨光副教授为一起通讯作者，西北工业大学任建亭教授、我国电子科技集团公司第三十三研讨所王东红研讨员、西北工业大学孔杰教授、伦敦玛丽女王大学刘涛副教授、我国东方电气集团有限公司龙山君高工为一起作者。

  航空、航天和土木等工程范畴中，碳纤维/环氧树脂基复合资料受到冲击载荷有可能会呈现纤维开裂、树脂损坏和分层等损害方式，下降复合资料的承载才能，对飞行器和土木工程等结构的安全带来要挟。关于进步复合资料抗冲击功用的办法多从资料改性、结构规划和制作工艺等方面考虑，如相较于层合复合资料，织造复合资料在按捺冲击损害方面具有共同优势。但是，这一些办法对改进复合资料的抗冲击功用仍存在局限性，怎么进一步进步冲击载荷下复合资料的损害容限仍是复合资料理论研讨中所面对的重要难题之一。

  针对这一难题，王富生教授团队与合作者将织造物的结构特性和碳纤维的电磁特性相结合，提出了一种下降三维正交织造复合资料冲击损害的战略。使用无线通信技能，规划建立了落锤冲击试验机、电流源和数据收集设备等一体集成的试验渠道，完成了脉冲电流和冲击力对正交织造复合资料的协同加载。研讨依据成果得出，跟着脉冲电流峰值从0 A增加到110 A，三维正交织造复合资料板的非弹功用量和剩余变形别离减少了35.81%和47.64%。多标准多物理场建模剖析标明，载流碳纤维使得纱线束受到了横向紧缩性质的电磁膂力，有利于进步纱线的机械功用；纱线中微裂纹的构成和揉捏变形会引起碳纤维之间部分电流的从头散布，其与自场相互效果会发生抗冲击效应。根据资料-结构-功用的一体化规划思维，有用操控脉冲电流对复合资料热效应的影响，此项研讨成果可认为进步复合资料在冲击载荷下的损害容限供给新的途径。

  三维正交编制复合资料结构的导电机理与冲击前后的电--磁--力--热耦合示意图

  规划建立的一体化试验渠道和三维正交织造复合资料在脉冲电流效果下的冲击损害按捺机理

  该研讨工作得到了国家天然科学基金（51875463和52175147）、航空科学基金（002）、山西省科学技能创新团队专项基金（）和长寿命高温资料国家要点试验室基金（DTCC28EE200788）等项目的赞助。该研讨工作依托于西北工业大学力学与土木建筑学院“配备和设备工程规划与防护研讨所”的科研力气，研讨所具有一支高素质师资队伍，近年来获得了丰硕成果。在王富生教授的带领下，研讨所安身西工大“三航”特征，瞄准“卡脖子”科学技能难题。研讨所加强基础理论创新和工程实践，要点打破极点环境下配备和设备工程安全评价的基础科学难题，构成配备和设备工程防护规划的新理念。