树脂基点阵复合材料多层结构的力学性能表征与构型设计研究

本项目拟对三维树脂基点阵复合材料多层结构的宏微观力学性能、构型设计与制备技术开展深入系统的研究。结合点阵复合材料多层结构的细观构型，建立宏微观力学模型，研究点阵复合材料多层结构宏观力学性能与细观结构参数之间的关系。针对不同失效形式，建立相应的破坏模型与准则，预报材料与结构的强度。实验表征典型载荷下点阵复合材料多层结构的力学行为与损伤演化、破坏特征，揭示材料与结构的失效机理。模拟材料的弹性响应、振动模态与冲击破坏过程，计算材料的有效弹性模量、屈服、屈曲强度。提出树脂基点阵复合材料多层结构的制备工艺，制备具有创新性和自主知识产权的树脂基点阵复合材料多层结构平板试样件。本研究属于前沿性的基础研究，其研究成果一方面为点阵复合材料多层结构力学行为的表征提供一种探索性的方法，同时也为点阵复合材料多层结构在航空航天、汽车、舰船、机械等领域的设计和应用提供了理论基础和技术储备。

本项目按项目任务书计划进行，在项目执行期间取得了较好的成绩。设计了点阵复合材料双层结构两种细观构型，结合点阵复合材料多层结构的细观构型，建立了宏微观力学模型，研究了点阵复合材料多层结构宏观力学性能与细观结构参数之间的关系。针对不同失效形式，建立了相应的破坏模型与准则，预报了点阵复合材料结构的强度。实验表征了典型载荷下点阵复合材料双层结构的力学行为与损伤演化、破坏特征，揭示材料与结构的失效机理。模拟了点阵复合材料双层结构的弹性响应与冲击破坏过程，计算了点阵复合材料双层结构的有效弹性模量、屈服、屈曲强度。提出了轻质点阵复合材料结构的制备工艺。设计了点阵复合材料双层结构模具、纤维编织路径，成功解决了点阵复合材料结构制备中网架穿叉、面板与夹芯连接等技术难题，实现了面板与芯子的一体化，制备了两种树脂基点阵复合材料双层结构。本项研究的研究成果一方面为点阵复合材料多层结构力学行为的表征提供一种探索性的方法，同时也为点阵复合材料多层结构在航空航天、汽车、舰船、机械等领域的设计和应用提供了理论基础和技术储备。