2020年10月29日 星期四
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名人访谈
CCCM-3分会场主席专访之黄争鸣
来源: 时间: 2017-09-29 浏览: 1692

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 CCCM-3分会场主席 黄争鸣 


黄争鸣,华中科技大学固体力学硕士,新加坡国立大学材料工程博士,曾任教育部

“长江学者”,现同济大学航空航天与力学学院教授,研究方向为复合材料力学、复合材料加工、纳米纤维材料,从事复合材料研究超过20年。创建了复合材料本构理论“桥联模型”,是“破坏分析奥运会”参评精度最高的细观力学理论;首次指出基于组分材料性能预报复合材料破坏与强度的主要障碍在于求基体的真实应力,并建立起由经典细观力学均值应力到真实应力的解析理论;给出了一般非线性算子解存在性的一个充分必要条件;发明了“壳-芯复合纳米纤维制备”、“最轻风机叶片设计”等技术,出版了3本专著,130多篇SCI论文,并拥有19项专利,其中一篇论文被SCI他引近4000次,为国内学者之最。










 主席专访 

提问:请问您是如何走进复合材料行业的?


黄争鸣:新加坡攻读博士学位期间接触复合材料。那时,基于组分材料性能预报复合材料的刚度已经成熟,但基于组分性能预报复合材料非线性响应以及破坏与强度却面临挑战。各向同性材料有弹-塑性统一的本构理论,即Prandtl-Reuss理论,我就琢磨,能否建立起一个复合材料的弹-塑性统一本构理论?后来,我成功建立起这样一个统一的本构理论“桥联模型”(Bridging Model)。在2010年我撰写英文专著时,一直思考另一个重大问题:桥联模型计算纤维和基体内应力的精度很高,而且都是封闭的解析公式,但是,欲预报复合材料强度,必须提供由复合材料破坏实验反演出的纤维和基体强度,称为现场强度。所有参加破坏分析奥运会评估的细观力学理论都如此。倘若将计算的内应力与纤维和基体原始强度对比,预报的复合材料强度尤其横向拉伸强度与实验相差太远。问题究竟出在哪里?不解决组分材料现场强度的反演问题,桥联模型的优势将会很有限。这些思考,促使我发现,任何细观力学理论计算的纤维和基体内应力,都是均值(homogenized)应力,必须将它们转化成真实应力,才能与各自的原始强度对比,合理预报出复合材料的破坏与强度。


提问:您最近的研究项目、成果,以及拓展的方向是什么?


黄争鸣:我们最近的研究项目,就是确定基体在各种可能情况下的真实应力。这对复合材料力学及破坏和强度分析将会产生深远影响,使得根据纤维和基体原始性能预报复合材料在任意载荷下的破坏与强度成为可能。这将意味着,今后的复合材料结构设计将主要基于计算机完成,目前所需的大部分、甚至绝大部分复合材料实验都可以取消。比如,我国宽体客机的复合材料选型实验,试验件高达近百万只,耗资几十亿和数年时间,与其相比,确定组分材料原始性能的花费可忽略不计,并且一旦确定,就保持不变。

 

提问:您如何看待近年来复材行业的发展,您认为还存在哪些问题?



黄争鸣:复合材料的结构分析与设计软件落后,现有软件要求用户必须提供大量的复合材料实验数据。


提问:请分析您所从事研究方向未来5年的发展状况。另外,为促进行业发展,您觉得可以在哪些方面推动复合材料产业化?


黄争鸣:复合材料的破坏与强度分析,未来5年将会获得跨越式发展,研究人员将力争使用最少的实验数据,甚至主要从材料手册中输入纤维和基体性能,实现对各种复合材料结构损伤、破坏与强度的分析预测。极有可能,复合材料专用分析软件也将得到大幅提升,因为目前软件的最大不足,是需要用户提供的复合材料实验数据太多。

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