2025年度ME学术大讲堂第十二讲:碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构设计及关键力学问题

发布者:科研办发布时间:2025-12-18浏览次数:10

报告人:韦兴宇副研究员,硕士生导师,浙江师范大学“双龙学者”特聘教授

 

报告时间:202512月19日上午9:30

 

报告地点:机械楼D520

 

报告摘要:

       深空探测任务对新一代航天器结构的性能提出了严苛要求,极端服役环境下结构的高精度与高稳定性保障已成为核心挑战之一。碳纤维蜂窝结构可有效解决传统铝合金蜂窝芯因热膨胀系数过高,与碳纤维面板在极端温度环境下产生的严重热失配问题,是极具应用潜力的新型航天轻质结构材料。

       本研究围绕碳纤维复合材料蜂窝结构轻量化设计、面芯易脱粘、曲面成型失配三大关键力学难题,开展了结构设计-制备工艺-力学性能表征与评价一体化研究:提出裁剪-折叠成型方法,突破了米级大尺寸、多构型、多功能碳纤维复合材料蜂窝的研制技术瓶颈;系统探究了典型载荷下碳纤维复合材料蜂窝夹芯结构的力学响应与失效模式,实现了结构轻量化设计与高承载效率的协同优化。针对面芯连接薄弱、脱粘危害显著的问题,研发面芯增强型蜂窝结构,揭示其增强机理与失效机制,使蜂窝 I 型断裂韧性提升近一个数量级,增强了夹芯结构的抗脱粘能力。针对曲面夹芯壳制造过程中碳纤维复合材料蜂窝难弯曲定型、残余应力大的痛点,提出曲壁化设计方法,将蜂窝弯曲柔度提升一个数量级,构建蜂窝弯曲变形曲面的理论调控模型,形成适配不同曲面壳的蜂窝结构及性能调控方案,有效降低制造赋型引发的残余应力与变形回弹,为全碳蜂窝夹芯天线反射面的高精度成型与高结构稳定性提供了关键技术支撑。


个人简介:

       韦兴宇,副研究员,硕士生导师,浙江师范大学“双龙学者” 特聘教授。2022 年毕业于哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所,获工学博士学位,同年留校从事博士后研究工作,2025 年出站后入职浙江师范大学工学院。聚焦航空航天器部件对轻质、高承载、高稳定材料的迫切需求,围绕复合材料结构设计、制备工艺、力学性能表征及评价开展系统性研究工作。主持国家自然科学基金青年项目、黑龙江省重大科技成果产业化项目课题、黑龙江省博士后面上项目等多项课题;以第一 / 通讯作者在Journal of the Mechanics and Physics of SolidsComposites Science and TechnologyEuropean Journal of Mechanics - A/Solids等固体力学与复合材料领域权威期刊发表学术论文十余篇;出版《碳纤维蜂窝结构技术》专著 1 部;获国家发明专利授权 8 项。入选 2022 年度博士后创新人才支持计划、首届黑龙江省青年科技人才托举工程及科技智库青年人才计划;作为核心成员获黑龙江省技术发明一等奖 1 项(排名第三)。


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