创新--我们时代的呼唤

近日,国家科技奖励大会在北京隆重举行。引人注目的是,连续空缺6年 的国家技术发明奖一等奖,被来自国防科工委所属高校西北工业大学张立同项 目组完成的"耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术"摘取,这项技术 是新型复合材料的重大原创性研究成果。张立同团队是个创新的团队、优秀的 团队,在这个团队中闪烁的是科技的光芒、创新的光芒。他们那种敢于走前人 没有走过的路,敢于攀登科技高峰的精神令人钦佩。     

聚甲基丙烯酸甲酯-氧化锆复合材料的制备

将氧化锆纳米粉体冷等静压成型,经部分烧结制备成具有多孔网状结构的部分烧结体,然后经真空浸渍,将预聚甲基丙烯酸甲酯渗透入部分烧结体的开孔中,原位聚合,制备出聚甲基丙烯酸甲酯—氧化锆有机—无机复合材料。结果表明:预聚甲基丙烯酸甲酯经真空浸渍能完全浸入部分烧结陶瓷的开孔中并固化。当部分烧结体相对密度为63%~82%时,复合材料的弯曲强度为154~287MPa、断裂韧性为3.68~4.81MPa.m1/2;与部分烧结体比较,有明显提高。该复合材料经牙科CAD/CAM系统切削加工,可制作牙科修复体。     

双向受载裂纹板的碳纤维复合材料补片的胶接修补分析

建立了碳纤维复合材料补片胶接修补双向受载裂纹板的3D有限元模型,分析了补片的单面胶接修补效果,探讨了补片材料、铺层顺序、补片长度及载荷比等对裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明:复合材料补片的存在使裂纹板垂直裂纹方向载荷和平行裂纹板方向载荷发生耦合作用,从而影响补片修补效果。平行裂纹方向的压应力可降低裂纹尖端的应力集中因子,而拉应力可提高裂纹尖端的应力集中因子。     

C/SiC陶瓷基复合材料燃烧室壁厚设计与验证

C/SiC复合材料发动机具有重量轻、工作温度高等优势,已成为下一代高性能发动机的重要发展方向,其中C/SiC复合材料燃烧室的强度与壁厚设计是发动机设计的关键技术之一。本文以薄壳理论和第四强度理论为基础,以环向拉伸强度为基础数据,推导了C/SiC复合材料燃烧室壁厚计算公式,并对某型号发动机燃烧壁厚进行了计算。未验证计算结果准确性,利用复合材料燃烧室试件的爆破试验对计算结果进行了验证,并对根据计算结果研制的C/SiC复合材料燃烧室进行了热试车考核验证。本文提出的研究计算方法与结果对其他C/SiC复合材料燃烧室的壁厚设计具有指导意义。     

不同热解温度石英杂化酚醛复合材料渗透率测试

为得到不同温度下石英杂化酚醛材料的渗透率,自主搭建了材料气体渗透率测试平台,提出基于Darcy定律的复合材料气体渗透率的测试方法。对不同温度下石英杂化材料进行研究,测量渗透过程中试验件上下表面气体压力变化和流过试验件的气体流量,进而得到复合材料的渗透率。结果表明:该实验平台可以用来测量复杂孔隙复合材料的渗透率。石英杂化酚醛材料渗透率与热解温度呈正相关,热解温度越高,复合材料的渗透率越大,材料渗透率和热解温度满足关系式K=9.5×10-15T-6.32×10-12。673 K热解温度下,复合材料渗透率为10-13 m²量级;873 K和1 073 K热解温度下,其渗透率在10-12 m²量级。本试验结果丰富了该类树脂基复合材料的基础物性数据,为材料渗透和热质扩散特性分析提供了依据。     

卫星中心承力筒结构优化设计研究

利用有限元软件ANSYS建立复合材料中心承力筒式卫星平台结构的参数化有限元分析模型,计算了整星结构振动模态,在此基础上对复合材料蜂窝夹层中心承力筒结构分析模型进行简化,在满足结构的强度、变形、振动和屈曲约束条件下,对承力筒结构进行优化设计,并对多种方案进行比较,提出的方法和思路为今后同类结构设计提供了参考。     

整体缝合夹芯结构复合材料力学性能

所设计的新型整体缝合泡沫夹芯复合材料结构,能够避免一般斜缝方式引起纤维交叉损坏的弊端。采用真空导入模塑工艺制备整体缝合泡沫夹芯结构复合材料,研究缝合结构、缝合方式以及缝合纱线用量对整体缝合泡沫夹芯复合材料平压力学性能和弯曲性能的影响。结果表明,新型缝合结构在保证平压力学性能的同时,相比于垂直缝合结构弯曲破坏载荷提高了94.4%;穿透缝合方式能够显著提高试样的平压强度和弯曲破坏载荷;随着缝合纱线用量的增加,整体缝合泡沫夹芯复合材料的压缩和弯曲性能显著提高。     

基于响应面法的复合材料层合板平面应力强度可靠性分析

针对处于平面应力状态下的复合材料层合板，考虑其材料参数、强度参数、几何尺寸以及承受载荷等随机因素，用分支限界法识别结构系统的各重要失效序列，应用响应面法对某具体层合板的各失效事件进行计算，进而计算出整个系统的失效概率，并且利用MATLAB程序以及ANSYS中的APDL语言编写了JC法计算程序。计算结果表明，一般情况下层合板首先出现基体损伤失效，然后才会出现纤维断裂失效。这一结果与一些文献中的试验结果相一致，表明这种概率分析方法可以应用于实际复合材料层合板结构的可靠性分析。     

陶瓷复合材料研究的带头人——记中国工程院院士周玉

周玉多年从事陶瓷的相变与韧化、陶瓷复合材料的抗热震与耐烧蚀性能及其在航天防热部件上的应用等方面的研究工作。对当选中国工程院院士，周玉这样说：“感谢国家、感谢学校、感谢前辈、感谢导师和自己的团队．没有大环境及大家的支持就不会有今天的结果。”     

纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元耐撞性多目标优化

为了提高纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元的耐撞能量耗散性能,在初始结构单元耐撞性分析的基础上,建立以结构单元中心承载圆柱体高径比、球形芯材短轴长轴比以及纤维缠绕复合材料表层壁厚比和缠绕角度为结构优化设计参数,以比吸能效率和冲击峰值载荷为评价指标的多目标优化模型。采用分级递进优化方法将多目标优化模型分解为两级单目标优化子模型,并通过有限元软件Abaqus得到不同子模型的碰撞响应。结合径向基函数构造近似函数模型,并采用第二代非劣排序遗传算法对结构优化设计参数进行两级递进求解,得到耐撞性能最优的结构单元。进一步开展的试验验证和破坏模式分析表明,优化设计后结构单元的耐撞吸能水平得到大幅提高,从而验证了该多目标优化分析模型的有效性。