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IJMSD | 哈工大吴林志教授、熊健教授团队：纤维增强复合材料点阵材料的设计、制备及动态力学响应

已有 497 次阅读 2024-2-29 09:51 |个人分类:IJMSD|系统分类:论文交流

图文导读

纤维增强复合材料因其优异的力学性能成为最受欢迎的轻质材料之一，被广泛应用于航空、航天、航海、建筑和车辆等领域。基于纤维增强复合材料开发的点阵材料具有超轻质、高强度和多功能的特性。相较于波纹板、泡沫和蜂窝芯子材料，复合材料点阵材料可制成各种结构形式，如，编织一体结构、格栅结构和桁架结构。此外，与传统的闭孔蜂窝和泡沫结构相比，具有开孔拓扑结构的点阵材料具有多功能优势，因此适于开发航空航天系统、高超声速飞行器、远程火箭和导弹、船舶结构以及防护系统。目前点阵材料相关的研究已取得较大进展，但对复合材料点阵材料领域最新研究进展的综述仍付阙如。

鉴于此，哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所吴林志教授、熊健教授团队在《国际机械系统动力学学报（英文）》（International Journal of Mechanical System Dynamics, IJMSD）发表题为“Design, fabrication, and dynamic mechanical responses of fiber-reinforced composite lattice materials”的综述，系统、全面地分析了低密度-高性能复合材料点阵材料结构设计、制备及动态力学行为研究的新进展。该文首先根据结构形式将现有的复合材料点阵材料分为三类：一体中空芯子、点阵格栅和点阵桁架结构，并分别介绍了三类结构的冲击力学响应研究进展；其次，分析总结了复合材料点阵材料的振动特性；最后，展望了轻质高性能复合材料点阵材料研究的发展方向，指出开孔形式的点阵桁架结构是未来设计多功能工程部件的基础，其复杂的内部结构需要更为精巧的结构及材料分析方法作为支撑；此外，目前复合材料结构的制备囿于制造工艺水平，在多阶段仍依靠手工作业，而未来引入机器人将有助于控制制造成本。该文对材料力学和机械工程领域新型超轻多功能材料的研究具有重要参考价值。

Fiber-reinforced composites are a popular lightweight materials used in a variety of engineering applications, such as aerospace, architecture, automotive, and marine construction, due to their attractive mechanical properties. Constructing lattice materials from fiber-reinforced composites is an efficient approach for developing ultra-lightweight structural systems with superior mechanical properties and multifunctional benefits. In contrast to corrugated, foam, and honeycomb core materials, composite lattice materials can be manufactured with various architectural designs, such as woven, grid, and truss cores. Moreover, lattice materials with open-cell topology provide multifunctional advantages over conventional closed-cell honeycomb and foam structures and are thus highly desirable for developing aerospace systems, hypersonic vehicles, long-range rockets and missiles, ship and naval structures, and protective systems. The objective of this study is to review and analyze dynamic mechanical behavior performed by different researchers in the area of composite lattice materials and to highlight topics for future research.

Keywords:

fiber‐r einforced composite,lattice structures,sandwich structures,dynamic mechanical behavior

DOI: 10.1002/msd2.12085

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/msd2.12085（点击链接直达原文）

Cite this article: Xiong J, Gong C, Wu Q, Ma L, Yang J, Wu L. Design, fabrication, and dynamic mechanical responses of fiber‐r einforced composite lattice materials. Int J Mech Syst Dyn. 2023; 3(3): 213‐228. doi:10.1002/msd2.12085

该文亮点：

1. 概述了现有复合材料点阵材料的设计和制备方法；

2.阐述了复合材料点阵材料的冲击力学响应和振动特性；

3.展望了复合材料点阵材料的发展趋势，并指出分析方法与制造工艺的综合进步有助于此类复合材料结构的广泛应用。

Highlights:

1. The fabrication methods of composite lattice materials are summarized.

2. Impact and vibration characteristics of composite lattice materials are introduced.

3. The development trends of composite lattice materials are proposed.

作者简介

熊健 现为哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所教授、博士生导师，国家高层次青年人才，特种环境复合材料技术国家级重点实验室副主任。获国防技术发明一等奖（排三）、何鸿燊(SHATF)奖教金、黑龙江省自然学科一等奖、第十五届黑龙江省青年科技奖等荣誉称号二十余项。主要从事轻质复合材料结构设计、制备、力学性能表征与评价研究工作，Compos Sci Technol, J Sandw Struct Mater, Eng Fract Mech等期刊审稿人。曾任ICCM21/ICCM22国际复合材料大会分会场主席、中国科协青年科学家论坛执行主席和2018年全国固体力学学术会议组织委员会秘书长。主持国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目、面上项目、青年基金项目、军委科技委国防基金和前沿创新基金等十余项课题，出版2部学术专著，发表学术论文108篇，其中SCI检索90余篇，受到美英欧德日俄澳韩印中等多国院士及空客NASA和多所美国国家重点实验室引用。授权国家发明专利24项。

吴林志 哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院教授、博士生导师，国家级高层次人才，曾任哈尔滨工程大学副校长，现任国家树脂基复合材料工程技术研究中心主任、工信部先进船舶材料与结构力学重点实验室主任。主要从事超轻质复合材料及其多功能结构、轻质防护结构、声热隐身超材料等方面的研究工作。获国家自然科学二等奖、国防技术发明—等奖、教育部自然科学—等奖、黑龙江省自然科学一等奖、中国力学学会科学技术一等奖等多项国家级/省部级奖项。承担国家自然科学基金重点项目等多项课题。在国内外重要学术刊物共发表学术论文300余篇（SCI收录），出版专著3部，其中包含了有关复合材料点阵结构的首部专著，获国家发明专利60余项。带领的团队针对航天、船舶等领域对先进复合材料及结构的需求，开展了功能梯度材料断裂力学、新型轻质结构设计/制备/表征/评价等方面的研究工作，是国际上最先制备出超轻复合材料点阵结构的少数几家单位之一，并对其开展了系统的研究，平压性能超过国际水平，填补了Ashby材料选材图的空白。

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期刊简介

IJMSD由来自18个国家的21位院士、17位国际学会主席、20位国际期刊主编等69位科学家和国际出版巨头美国Wiley出版社合作创办。主编为国际机械系统动力学学会（International Society of Mechanical System Dynamics, ISMSD）主席、中国科学院院士、南京理工大学芮筱亭院士，3位合作主编为加拿大工程院院士、欧洲科学院院士、加拿大麦吉尔大学Marco Amabili 院士，国际理论与应用力学联盟(International Union of Theoretical and Applied Mechanics, IUTAM)前司库、国际多体系统动力学协会(International Association for Multibody System Dynamics, IMSD)前主席、德国斯图加特大学Peter Eberhard 教授和美国工程院及科学院院士、欧洲科学院外籍院士、英国皇家学会外籍院士、中国科学院外籍院士、美国工程科学协会前主席、美国西北大学Yonggang Huang 院士。

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