[00149087]轻质复合材料夹芯结构及其力学性能

点阵结构是通过模拟原子点阵构型而设计出来的含多孔有序微结构的复合材料结构,具有较同类超轻结构更优异的力学性能,被认为是最具潜力的超轻结构。复合材料点阵夹芯结构为装备结构进一步轻量化与材料/结构/功能一体化设计及实现提供了更广阔的发展空间和可能性,是近年来力学和材料科学领域的热点。本项目针对轻质复合材料点阵夹芯结构的设计、制备和性能表征与评价开展了深入系统的研究工作,取得了一系列原创性成果。取得的主要发现点如下： 1)由于具有复杂的细观结构,复合材料点阵结构的制备工艺成为制约其工程应用的瓶颈,是开展相关研究的基础和关键。本项目在国际上首次提出了模具热压成型和嵌锁组装工艺制备高性能全复合材料点阵结构,其力学性能填补了Ashby材料选择图的空白,是目前国际上能够独立制备全复合材料点阵结构的少数单位之一。研究成果处于国际领先水平,得到国内外同行的广泛关注和认可。 2)复合材料点阵结构的力学性能优异,深入研究这类新结构的力学性能对于其在工程中的应用具有重要意义。本项目对制备得到的全复合材料点阵结构的力学性能开展了深入系统的研究,获得了大量的基础数据,发展了相关的基础理论,揭示了该结构独特的失效机制。主要内容包括：理论、数值和实验研究了复合材料点阵夹芯结构在典型载荷（平压、侧压、剪切、弯曲）作用下的变形规律和失效机制,得到了相应的理论预测公式。相关研究成果发表多篇高水平论文,处于国际领先水平,得到国内外同行的广泛关注和认可。 3)获得了复合材料点阵夹芯结构在多种边界条件下的屈曲和振动特性,得到了结构细观几何尺寸对其固有频率的影响规律,揭示了局部损伤对复合材料点阵夹芯结构固有振动特性的影响规律;获得了复合材料点阵夹芯结构的低速冲击和高速撞击载荷作用下的响应规律、能量吸收机制,为这类新型结构的应用提供了基础数据。相关研究成果发表多篇高水平论文,得到了国内外同行的广泛关注,研究成果达到国际领先水平。 上述研究成果均为具有独立自主知识产权的、国际领先水平的原始创新性成果,相关研究为我国在超轻结构研究以及应用方面起到重要的推动作用。本项目的相关科研成果获得国家发明专利11项,在Acta Materialia （IF=4.465）,Composite Science and Technology （IF=3.569）,Composite Structures （IF=3.318）等国内外著名学术刊物上发表论文72篇,其中被SCI检索50篇,EI检索67篇。发表的论文被包括Science在内的SCI论文他引302次。