三维编织复合材料热力耦合行为研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11502061
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 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:
    2018
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The thermo-mechanical coupling behaviors of 3D four-directional braided composites are studied in the project. Based on micro-structure, a representative unit cell model, which considers with the actual configuration of 3D four-directional braided composites, is presented. The model can improve the theoretical prediction precision of 3D four-directional braided composites. Based on the geometry model, the mechanical model of thermo-mechanical coupling behavior analysis for 3D four-directional braided composites is presented by combining thermoelastic mechanics and composites mechanics. The thermo-mechanical coupling behavior and the damage mechanism will be completed and a method to appraise failure in 3D four-directional braided composites is set up. A high efficiency finite element method to calculate the thermo-physical properties, transient-state thermal conduction and themo-mechanical coupling behavior of 3D braided composites is studied based on the multiphase finite element method and precision integration method. A new mechanical numerical simulation software for 3D braided composites is developed. Meanwhile, the study provides a new idea and approach for the researches on the themo-mechanical coupling behavior of 3D braided composites. Moreover,the findings would provide the groundwork to describe the themo-mechanical coupling behavior and the damage mechanism more reasonable, and provide data to enrich the mechanical property database and offer theoretical guidance to the design and preparation of 3D braided structure.
本项目拟对三维四向编织复合材料的热力耦合行为问题展开深入系统的研究。针对三维四向编织复合材料提出能够真实反映内部细观结构的单胞模型,提高理论预报精度。基于三维四向编织复合材料的细观结构几何模型,将热弹性力学与复合材料力学相结合,建立三维编织复合材料热力耦合行为的分析模型,研究三维四向编织复合材料在热力耦合作用下的力学性能和损毁机理,提出材料在热力耦合作用下失效的评价方法。利用多相有限元方法和精细数值算法,提出一种能够快速、高效预报三维四向编织复合材料的热物理特性、瞬态热传导及热力耦合行为的数值计算方法,开发出三维编织复合材料热力耦合行为计算力学软件,为三维编织复合材料的热力耦合行为研究提供新的思路和方法,为合理描述材料在热力耦合作用下的力学行为及损毁机理奠定基础,丰富其力学性能数据库,并可以为三维编织结构的设计与制备提供理论依据。

结项摘要

三维编织复合材料是将古老的编织技术与现代复合材料成型技术有机地融于一体而形成的一种具有独特结构的复合材料,它从根本上克服了单向增强的复合材料层板易分层、开裂等缺点,具有比强度高、比刚度高、优良的抗冲击损伤性能、抗疲劳断裂性能、耐烧蚀性能、结构整体性和可设计性等,因此倍受工程界的普遍关注,在航空、航天和国防等领域得到了广泛应用。但大部分航空航天飞行器均在复杂的热环境下工作,结构件内部将产生热应力,从而影响结构件的正常工作和材料的力学性能,因此要求编织复合材料具有高度的环境适应性,能在剧烈的环境变化中保持结构的高度稳定性。作为结构材料使用的三维编织复合材料能否适应其工作环境的温度变化,与其热物理性能热力耦合行为密切相关。因此,开展三维编织复合材料的热物理特性及热力耦合行为的研究是航空航天飞行器结构设计的重要基础和关键技术支撑,对提高我国国防实力具有极其重要的意义。本项目针对不同编织角度的三维四向编织复合材料,进行了热环境下的热物理性能实验和热环境下的纵向拉伸与压缩力学性能实验研究,获得了热环境下三维四向编织复合材料的热物理性能变化规律及其分布特征,分析了环境温度和编织角对材料的热膨胀系数、热传导系数、比热以及热扩散率的影响,讨论了环境温度和编织角度对三维四向编织复合材料的纵向拉伸与压缩力学性能的影响,并根据宏观断裂形貌和扫描电镜照片分析了材料在热力耦合作用下的破坏和断裂机理。最后,根据三维四向编织复合材料的编织结构,建立了三维四向编织碳/环氧树脂复合材料的螺旋单胞数值分析模型,对材料在热载荷和机械载荷共同作用下的热力耦合行为进行了数值分析,得到了三维编织复合材料的热力耦合应力场和位移场,并与相应的实验结果进行了对比分析。这些实验数据为进一步研究三维编织复合材料的热力耦合行为奠定了坚实的实验基础,并扩大其应用范围具有重要意义。该项目执行期间共发表相关论文3篇,其中SCI和EI收录2篇,北大中文核心期刊1篇,授权实用新型专利2项,目前仍有一篇论文处于审稿阶段。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Effect of additives on the properties of magnesium oxysulfate cement
外加剂对硫氧镁水泥性能的影响
  • DOI:
    10.3233/jifs-169353
  • 发表时间:
    2017-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF INTELLIGENT & FUZZY SYSTEMS
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Li, Zhen-Guo;Ji, Ze-Sheng;Yu, Si-Wen
  • 通讯作者:
    Yu, Si-Wen
复杂载荷作用下的三维编织复合材料力学性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    哈尔滨理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜黎黎;徐美玲;王幸东;翟军军
  • 通讯作者:
    翟军军
三维编织复合材料热物理性能实验
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜黎黎;徐美玲;李振国;周新伟;卢成江;曾涛
  • 通讯作者:
    曾涛

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其他文献

三维编织复合材料力学性能研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    哈尔滨理工大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾涛;姜黎黎
  • 通讯作者:
    姜黎黎
microRNA-224通过调节Bim影响人非小细胞肺癌的增殖与凋亡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    南京医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏晨晨;姜黎黎;陈沁楠;王鹤;王朝霞
  • 通讯作者:
    王朝霞
云南省2016年输入性B5基因亚型EV-A71的鉴定和基因特征分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    病毒学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄克强;寸建萍;韩振志;姜黎黎;宋洋;周晓芳;杨倩;冀天娇;许文波;徐闻;张勇
  • 通讯作者:
    张勇
微波辐射下合成1,3-二取代苯基-3-(苯并噻唑-2-氨基)-1-丙酮衍生物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    精细石油化工
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔凤巧;赵冰;姜黎黎;王丽艳;邓启刚
  • 通讯作者:
    邓启刚
miR-196a 在肿瘤研究中的进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    现代肿瘤医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    姜黎黎;万里;王朝霞
  • 通讯作者:
    王朝霞

其他文献

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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

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          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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