[00940252]三维纺织结构复合材料冲击动力学

该项目属于高速碰撞动力学领域，以三维纺织结构复合材料为研究对象，采用高速碰撞动力学的实验侧试和理论分析方法，结合数字信号处理技术，基于三维纺织结构复合材料多尺度细观结构，研究三维纺织结构复合材料冲击动力学。本申报成果是项目完成人近10年在国家自然科学基金委员会、教育部和上海市等10余项课题资助下，在纺织结构复合材料和高速碰撞动力学两个交叉领域的系统化研究成果。三维纺织复合材料是以三维纺织预成型体作为增强结构的复合材料。三维纺织复台材料具有增强结构的整体性和存在贯穿于厚度方向的纤维束，具有极高的断裂韧性和抗分层能力，在冲击载荷下不发生分层现象并具有较高的冲击损伤容限，在飞行器、高速车辆和弹道防护材料等涉及冲击加载或高频加载的极端加载场合中有极大的应用潜力。申请人近10年立足国内科研条件，致力于三维纺织复合材料冲击动力学的研究，取得的主要科学研究成果:(1)在细观、单胞和宏观三个尺度层面研究柔性织物材料、三维纺织复合材料弹道冲击破坏机理，揭示细观结构参数、组分材料在高应变率下力学性质参数与弹道极限间的关系；(2)研究各种增强形式三维纺织复合材料在冲击加载下的力学性质，考察力学性质和冲击破坏特征的应变率效应，在频域内分析复合材料动态特性，揭示不同复合材料增强结构的冲击稳定性；(3)建立系列三维纺织复合材料单胞模型，扩展单向复合材料临界失效面积的冲击破坏准则并应用于三维纺织复合材料，形成系列化的三维纺织复合材料单胞模型库和子程序库。项目特点是在“纺织材料与纺织品设计”和“高速碰撞动力学”两个学科交叉领域开展富有成效的研究。上述两个领域研究的基本状况是:(1)能制备三维纺织复合材料的部门侧重于该复合材料静态力学性质和具体工程应用;(2)力学研究机构不擅长三维纺织复合材料制造和细观结构表征。项目完成人在这两个研究领域的交接处切入，结合申请人在纺织复合材料冲击动力学方面的长期积累，瞄准三维纺织复合材料工程应用潜力，在多尺度细观结构层面研究三维纺织复合材料冲击机理，形成在细观和宏观尺度研究三维纺织复合材料冲击动力学的系统化知识。该项目在Philosophical Magazine等期刊发表论文共计70篇(SCI收录45篇)，其中在Journal of Composite Material上发表15篇，是于该刊发表论文最多的大中华区域项目研究组。45篇SCI论著他引342次，其中SCI他引1fi$次，单篇最高SCI他引33次，主要引用分布期刊有Applied Mechanics Reviews,International Journal of Impact Engineering,Textile Research Journal,Composite Structures等35种期刊，引用者包括中国科学院数学与系统科学研究院崔俊芝院士、国外Shim VPW,Nilakantan G等研究领域知名学者。《三维纺织结构复合材料压缩性能的应变率效应及动态特性分析》获2009年全国百篇优秀博士学位论文。研究成果形成了对三维纺织复合材料及其力学行为的系统化理解，提供了纺织复合材料设计和实际应用可以借鉴的基础材料，为三维纺织结构复合材料在冲击加载领域的工程设计建立了切实可行的方法。