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【CSCM群星录·卓越论文篇】哈尔滨工业大学曾成均:以进取为志,以坚韧为力
来源: 时间: 2025-03-21 浏览: 785

为了进一步推动复合材料领域的科技创新与人才培养,彰显复合材料行业杰出人物的卓越贡献与精神风貌,中国复合材料学会将正式启动【CSCM群星录】活动。

本次活动旨在汇聚复合材料领域的卓越科研成果,分享复材行业科技工作者的奋斗历程、创新成果与深刻洞见,激励更多从业者投身于复合材料的研发与应用,共同推动行业的高质量发展,为复合材料领域的未来注入新的活力与动力。

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曾成均--2023年度中国复合材料学会卓越论文工程入选者

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以进取为志,以坚韧为力

 

个人简介

曾成均,男,中共党员,哈尔滨工业大学副教授,航天学院力学学科博士毕业生。主要从事智能复合材料结构力学研究,在形状记忆聚合物复合材料本构理论、4D打印复合材料及力学超材料、空间展开结构设计及航天应用等方面取得创新性研究成果。发表SCI论文30余篇,其中以第一作者/通讯作者身份在Advanced Functional Materials、International Journal of Plasticity、Engineering、Composites Part B: Engineering等期刊发表SCI论文17篇,SCI他引625次。申请国家发明专利10项,已授权3项。主持国家自然科学基金青年项目、中国博士后科学基金面上项目和黑龙江省自然科学基金联合引导项目等科研项目。担任中国复合材料学会青年工作委员会委员、中国复合材料学会复合材料增材制造专业委员会委员、Progress in Natural Science: Materials International等期刊青年编委、Applied Sciences等期刊Special Issue客座编辑及Composites Part B: Engineering等期刊审稿人。入选2023年中国复合材料学会卓越论文工程和国家资助博士后研究人员计划(B档)。获第二十四届中国专利优秀奖(排名3/5)和2021年度中国高等学校十大科技进展(排名7/10)。

科研经历

2017年本科毕业于哈尔滨工程大学,同年进入哈尔滨工业大学力学学科攻读博士学位,2022年毕业后留校,先后任助理教授和副教授。立足智能复合材料结构力学领域,面向航天智能变形结构的重大需求,以力学理论的创新突破为核心,开展形状记忆聚合物复合材料、力学超材料及空间展开结构研究,主要研究方向及成果如下:

研究方向1:热-力耦合各向异性有限变形本构理论

建立形状记忆聚合物复合材料的热-力耦合有限变形本构模型,阐明形状记忆聚合物在变形过程中的粘塑性屈服、应变软化等非线性力学机制;进一步以结构张量的形式将纤维的各向异性纳入热力学理论框架,建立了形状记忆聚合物复合材料的热-力耦合各向异性本构模型,有效预测了纤维增强形状记忆复合材料的各向异性力学行为。相关成果发表在International Journal of Plasticity等期刊。

研究方向2:4D打印复合材料及力学超材料

提出一种具有可编程载荷平台的三维准零刚度力学超材料构建策略,通过不同准零刚度单元及模块的有序组装,获得具有不同平台高度、宽度、数量的载荷-位移曲线,实现可按需编程调节的振动隔离能力,在空间机械臂等装备的隔振系统中具有广泛应用前景。相关成果发表在Advanced Functional Materials等期刊。

研究方向3:空间展开结构设计及应用

提出基于形状记忆聚合物复合材料的多级空间展开结构设计方法,实现结构可控解锁和分级展开。参与研制形状记忆折叠锁定/多段伸展支撑结构,通过了多项抗力学、热学环境考核,在天问一号火星探测工程中应用。相关成果发表在Engineering等期刊。


博士学位论文介绍

4D打印形状记忆复合材料及其蜂窝结构的力学行为研究

连续纤维增强聚合物复合材料3D打印技术的发展,正在重塑航空航天和交通运输等领域的结构件制造模式。然而,随着这些应用领域对结构件功能性需求的升级,传统3D打印连续纤维增强聚合物复合材料的局限性日益凸显。例如,在航天领域,空间展开结构对材料的主动变形能力和环境适应性提出了更严苛的要求。将形状记忆聚合物引入3D打印中,通过4D打印技术实现连续纤维和形状记忆聚合物的同步沉积,有望获得兼具高强度、轻量化和智能响应特性的新型智能复合材料,为高性能智能结构的设计与制造开辟新路径。然而,这一新兴技术的发展仍面临挑战:力学理论模型的缺失,制约了4D打印复合材料智能变形行为的精确预测与控制;匹配4D打印的轻量化结构设计方法欠缺,限制了智能结构的承载能力与多功能性的集成。

针对上述现状,本论文开展以下研究并取得成效:

(1)提出连续纤维增强形状记忆聚合物复合材料的4D打印方法,构建局部连续打印路径规划策略,实现对连续纤维体积分数、堆叠顺序和取向的精确调控。研究打印速度和喷嘴温度等工艺参数对 4D 打印连续纤维增强形状记忆复合材料力学性能的影响规律,并对其内部孔隙分布、微观形貌和宏观力学性能进行系统表征。

(2)基于细观力学方法和聚合物经典粘弹性模型,建立形状记忆聚合物复合材料的各向异性粘弹性本构理论。通过拓展Green函数法和修正Eshelby夹杂原理,给出了考虑孔洞等制造缺陷和纤维-基体界面微损伤的等效粘弹性刚度张量表达式,并通过编写用户材料子程序将其嵌入Abaqus中,实现对4D打印形状记忆复合材料力学性能和智能变形行为的理论模拟。

(3)引入高比性能蜂窝胞元,实现4D打印连续纤维增强复合材料结构的轻量化设计,解决智能驱动与高效承载兼容的难题。利用蜂窝状多孔设计降低重量,同时通过沿蜂窝壁布置连续纤维增强力学承载能力。探究胞元几何参数对结构抗弯/抗压性能、能量吸收能力及形状记忆特性的影响规律,构建胞元构型与宏观力学性能之间的映射关系,建立失效机制图,揭示4D打印形状记忆复合材料蜂窝结构的失效机理,为工程应用奠定坚实基础。

长期征稿

诚邀学会广大会员、复材领域科技工作者与青年才俊投稿!分享您的科研突破、行业洞见或奋斗故事。

投稿内容(包含但不限于):个人照片、座右铭、个人简介、科研经历、代表性成果、成果简介等,总字数不超过2000字

投稿邮箱:huiyuanbu@csfcm.org.cn

邮件主题:命名为“CSCM群星录+姓名+联系电话”

联系人:付   饶 18600638301

             张志皓 17610356616

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