祝贺!西工大在复合材料抗冲击研究领域取得新进展!
更新时间:2024-04-18 17:54:49•点击:47 • 科研管理新闻
近期,西北工业大学力学与土木建筑学院王富生教授团队在《自然•通讯》(Nature Communications)杂志在线发表了题为《脉冲电流下编织复合材料抗冲击损伤》(Impact damage reduction of woven composites subject to pulse current)的研究论文,这项研究为提升三维正交编织复合材料的抗冲击性能提供了新思路,并深入揭示了脉冲电流对复合材料冲击损伤的抑制机制。
在这项研究中,西北工业大学博士生李妍作为第一作者,与王富生教授、黄晨光副教授等人共同通讯作者,以及其他多位合作者合作完成。研究团队通过结合编织物的结构特性和碳纤维的电磁特性,提出了一种利用脉冲电流来减小三维正交编织复合材料冲击损伤的策略。通过无线通信技术,他们设计了一体化的实验平台,结合落锤冲击试验机、电流源和数据采集设备,实现了脉冲电流和冲击力的协同加载对复合材料的影响。研究结果表明,脉冲电流的作用可以显著减小复合材料的非弹性能量和残余变形,进一步的模型分析也展示了这种方法的潜在机制。
在航空、航天和土木等工程领域,复合材料在受到冲击载荷时容易遭受纤维断裂、树脂破坏和分层等损伤形式,威胁到结构的安全性。虽然已经有许多方法从材料改性、结构设计和制造工艺等方面考虑提升复合材料的抗冲击性能,但是仍然存在一定的局限性。因此,王富生教授团队的研究为这个领域提供了新的思路和途径。
此项研究不仅得到了国家自然科学基金、航空科学基金、山西省科技创新团队专项基金和长寿命高温材料国家重点实验室基金等项目的支持,还得益于西北工业大学力学与土木建筑学院的科研力量。在王富生教授的领导下,该研究所着眼于装备和设施工程的防护研究,不断取得丰硕成果,为提高复合材料的冲击损伤容限提供了新的方法。
图1 三维正交编织复合材料结构的导电机理与冲击前后的电-磁-力-热耦合示意图
图2 设计搭建的一体化实验平台和三维正交编织复合材料在脉冲电流作用下的冲击损伤抑制机理
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