碳纤维增强复合材料多向层板I/II混合型断裂准则研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11872131
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0807.复合材料与结构力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

CFRP laminates have been widely used in aerospace and other engineering fields. Delamination is a main damage pattern of composite laminates and delamination under complex loadings is one of the focus problems in the composite mechanics. Most of the existing experimental studies are carried out for unidirectional laminates. However, the failure mechanism of multidirectional laminates, which are widely used in engineering, is complex and influenced by many factors. Up to now, fracture toughness model and fracture criterion for mixed mode I/II delamination, which can effectively characterize the delamination behavior of multidirectional laminates, have not yet been established. This project intends to study the quasi-static delamination mechanism of CFRP multidirectional laminates from the macroscopic and microscopic aspects, and to reveal the mechanism of influencing factors on fracture toughness. Then, a universally applicable fracture toughness model with concise form and clear physical meaning will be established. Combing with the in-depth understanding on the failure mechanism, a mixed mode I/II fracture criterion with clear physical meaning will be established. By using the virtual crack closure technique, cohesive zone model, extended finite element and other advanced numerical methods, simulation on the quasi-static delamination behavior of multidirectional laminates under complex loadings will be achieved from the macro and micro scales, which can provide support for the prediction on the failure process and static strength of composite laminated structures with initial delamination damage.
碳纤维增强复合材料层板在航空航天等工程领域被广泛应用。分层损伤是复合材料层板的主要损伤形式。复杂载荷下复合材料层板的分层开裂是复合材料力学研究的焦点问题之一。现有实验研究大多针对单向层板开展,获得的成果也主要适用于单向层板;而工程中普遍应用的复合材料多向层板失效机理复杂,影响因素众多,迄今尚未建立可有效表征复合材料多向层板分层开裂的混合型分层断裂韧度模型和混合型断裂准则。本项目拟从宏观和微观两方面研究碳纤维增强复合材料多向层板分层准静态扩展机理,揭示断裂韧度影响因素的作用机制,进而建立形式简洁、物理意义明确而又普遍适用的分层断裂韧度模型;结合对分层失效机理的深入认识,建立物理意义明确的I/II混合型断裂准则。采用VCCT、内聚力模型、扩展有限元等先进数值方法,实现宏、细观尺度复杂加载状态下的复合材料多向层板准静态分层扩展行为模拟,支持含分层损伤复合材料层合结构的失效过程分析和静强度预测。

结项摘要

碳纤维增强复合材料层板在航空航天等工程领域被广泛应用。分层损伤是复合材料层板的主要损伤形式。复杂载荷下复合材料层板的分层开裂是复合材料力学研究的焦点问题之一。工程中普遍应用的复合材料多向层板失效机理复杂,影响因素众多,迄今尚未建立可有效表征复合材料多向层板分层开裂的混合型分层断裂韧性模型和混合型断裂准则。本项目从宏观和微观两方面研究碳纤维增强复合材料多向层板分层准静态扩展机理,揭示了断裂韧性影响因素的作用机制,进而建立形式简洁、物理意义明确而又普遍适用的分层断裂韧性模型;结合对分层失效机理的深入认识,建立了物理意义明确的I/II混合型断裂准则。采用虚拟裂纹闭合技术、内聚力模型、扩展有限元等先进数值方法,实现了复杂加载状态下的复合材料多向层板准静态分层扩展行为模拟,支持含分层损伤复合材料层合结构的失效过程分析和静强度预测。相关研究成果在国际复合材料和力学领域高水平期刊上发表SCI论文24篇,授权国家发明专利2项;指导毕业博士2名、硕士7名,在读博士生4名、硕士生6名。国内外学术会议做邀请报告3人次、口头报告6人次。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Crack closure in the fatigue delamination of composite multidirectional DCB laminates with large-scale fiber bridging
大规模纤维桥接复合材料多向 DCB 层压板疲劳分层中的裂纹闭合
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2020.112220
  • 发表时间:
    2020-07-15
  • 期刊:
    COMPOSITE STRUCTURES
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Gong, Yu;Zhao, Libin;Hu, Ning
  • 通讯作者:
    Hu, Ning
Parameter studies and evaluation principles of delamination damage in laminated composites
层合复合材料分层损伤参数研究及评价原则
  • DOI:
    10.1016/j.cja.2020.10.022
  • 发表时间:
    2021-07
  • 期刊:
    Chinese Journal of Aeronautics
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Wang Kangkang;Zhao Libin;Hong Haiming;Zhang Jianyu;Gong Yu
  • 通讯作者:
    Gong Yu
Uncertainty evaluation for bearing fatigue property of CFRP double-lap, single-bolt joints
CFRP双搭接单螺栓接头轴承疲劳性能不确定度评定
  • DOI:
    10.1016/j.cja.2021.07.005
  • 发表时间:
    2022-03-01
  • 期刊:
    CHINESE JOURNAL OF AERONAUTICS
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Shan, Meijuan;Liu, Fengrui;Zhang, Jianyu
  • 通讯作者:
    Zhang, Jianyu
Efficiently determining the R-curve and bridging traction-separation relation of mode I delamination in a simple way
以简单的方式有效确定 I 型分层的 R 曲线和桥接牵引分离关系
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2022.115388
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Jinrui Ye;Gong Yu;Junan Tao;Tiancheng Cao;Libin Zhao;Jianyu Zhang;Ning Hu
  • 通讯作者:
    Ning Hu
An extended analytical model for predicting the compressive failure behaviors of composite laminate with an arbitrary elliptical delamination
用于预测具有任意椭圆分层的复合材料层压板压缩破坏行为的扩展分析模型
  • DOI:
    10.1016/j.ijsolstr.2019.09.002
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    International Journal of Solids and Structures
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Kangkang Wang;Libin Zhao;Haiming Hong;Jianyu Zhang;Ning Hu
  • 通讯作者:
    Ning Hu

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其他文献

一种考虑过滤的短纤维复合材料RVE建模方法
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王会刚

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飞机先进复合材料主结构损伤容限设计与分析方法研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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