解决方案

航空工程—复合材料


  

现状:

      现代航空、航天领域对飞行器结构的减重设计要求已不是“斤斤计较”,而是“克克计较”。复合材料具备比强度、比模量高,可设计性强,抗腐蚀能满足减重设计需求等特点在我国得到了广泛应用,但由于起步较晚,缺乏专业工具及专业人员,国内复合材料的研发能力稍显不足。

 
 

  

面临的挑战:

      复合材料除了具有各向均匀材料所具有的力学问题外,更由于其各向异性、非均匀性、非连续性、非线性等性质,与传统各向同性、均匀连续和线弹性的力学比较,有其特殊的理论和处理方法,同时还需考虑其组分、复合工艺等因素。现阶段工程应用主要处在宏观分析阶段,借鉴传统金属材料测试手段获得宏观力学性能,进行铺层优化仿真设计。高校等研究机构也对复合材料的细观力学行为进行了研究,但是多处于理论研究阶段,不满足工程实际需求。

  

解决方案:

      以微观力学测试系统及多尺度仿真分析为出发点,通过对复合材料的高精度测试和分析来预测复合材料的刚度、强度等力学性能,采用多目标优化技术,实现复合材料结构的设计和优化。得益于高精度材料测试手段,能够对复合材料结构宏观、微观层次的材料性能进行测试。利用真实的多尺度耦合技术,有效、同步地将有限元整体结构和局部结构上反应材料微观结构特征的代表性体积单元(RVE)耦合分析,让有限元仿真方法的方便灵活性进入微观尺度,让用户使用真实的材料微观结构仿真得到微观结构是如何影响宏观结构的线弹性、非线性、疲劳的行为,实现复合材料的多尺度分析,建立复杂损伤机制,获得结构内部各相材料作用及失效形式。