2022年05月16日 星期一
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名人訪談
CCCM-3分會場主席專訪之黃爭鳴
來源: 時間: 2017-09-29 瀏覽: 2852

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 CCCM-3分會場主席 黃爭鳴 


黃爭鳴,華中科技大學固體力學碩士,新加坡國立大學材料工程博士,曾任教育部

“長江學者”,現同濟大學航空航天與力學學院教授,研究方向為復合材料力學、復合材料加工、納米纖維材料,從事復合材料研究超過20年。創建了復合材料本構理論“橋聯模型”,是“破壞分析奧運會”參評精度最高的細觀力學理論;首次指出基于組分材料性能預報復合材料破壞與強度的主要障礙在于求基體的真實應力,并建立起由經典細觀力學均值應力到真實應力的解析理論;給出了一般非線性算子解存在性的一個充分必要條件;發明了“殼-芯復合納米纖維制備”、“最輕風機葉片設計”等技術,出版了3本專著,130多篇SCI論文,并擁有19項專利,其中一篇論文被SCI他引近4000次,為國內學者之最。










 主席專訪 

提問:請問您是如何走進復合材料行業的?


黃爭鳴:新加坡攻讀博士學位期間接觸復合材料。那時,基于組分材料性能預報復合材料的剛度已經成熟,但基于組分性能預報復合材料非線性響應以及破壞與強度卻面臨挑戰。各向同性材料有彈-塑性統一的本構理論,即Prandtl-Reuss理論,我就琢磨,能否建立起一個復合材料的彈-塑性統一本構理論?后來,我成功建立起這樣一個統一的本構理論“橋聯模型”(Bridging Model)。在2010年我撰寫英文專著時,一直思考另一個重大問題:橋聯模型計算纖維和基體內應力的精度很高,而且都是封閉的解析公式,但是,欲預報復合材料強度,必須提供由復合材料破壞實驗反演出的纖維和基體強度,稱為現場強度。所有參加破壞分析奧運會評估的細觀力學理論都如此。倘若將計算的內應力與纖維和基體原始強度對比,預報的復合材料強度尤其橫向拉伸強度與實驗相差太遠。問題究竟出在哪里?不解決組分材料現場強度的反演問題,橋聯模型的優勢將會很有限。這些思考,促使我發現,任何細觀力學理論計算的纖維和基體內應力,都是均值(homogenized)應力,必須將它們轉化成真實應力,才能與各自的原始強度對比,合理預報出復合材料的破壞與強度。


提問:您最近的研究項目、成果,以及拓展的方向是什么?


黃爭鳴:我們最近的研究項目,就是確定基體在各種可能情況下的真實應力。這對復合材料力學及破壞和強度分析將會產生深遠影響,使得根據纖維和基體原始性能預報復合材料在任意載荷下的破壞與強度成為可能。這將意味著,今后的復合材料結構設計將主要基于計算機完成,目前所需的大部分、甚至絕大部分復合材料實驗都可以取消。比如,我國寬體客機的復合材料選型實驗,試驗件高達近百萬只,耗資幾十億和數年時間,與其相比,確定組分材料原始性能的花費可忽略不計,并且一旦確定,就保持不變。

 

提問:您如何看待近年來復材行業的發展,您認為還存在哪些問題?



黃爭鳴:復合材料的結構分析與設計軟件落后,現有軟件要求用戶必須提供大量的復合材料實驗數據。


提問:請分析您所從事研究方向未來5年的發展狀況。另外,為促進行業發展,您覺得可以在哪些方面推動復合材料產業化?


黃爭鳴:復合材料的破壞與強度分析,未來5年將會獲得跨越式發展,研究人員將力爭使用最少的實驗數據,甚至主要從材料手冊中輸入纖維和基體性能,實現對各種復合材料結構損傷、破壞與強度的分析預測。極有可能,復合材料專用分析軟件也將得到大幅提升,因為目前軟件的最大不足,是需要用戶提供的復合材料實驗數據太多。

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