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機械工程學院黃慶學院士團隊梁建國教授課題組在碳纖維復合材料領域取得新進展

：2025-06-21 來源：先進成形與智能裝備研究院 作者：文字/趙潤田

我校機械工程學院黃慶學院士團隊梁建國教授課題組在碳纖維復合材料領域取得突破，研發(fā)了空間分布式多束碳纖維同步纏繞裝備并設計了相應控制策略；提出了一種納入界面影響的短纖維復合材料非線性力學行為預測模型框架。相繼在國際著名學術期刊《Chaos, Solitions and Fractals》以及《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》上發(fā)表題為“Dynamic analysis of the nonlinear fiber oscillator with fractional-order control in multi-filament fiber winding”與“Multiscale modeling of elasto-plastic behavior for short fiber composites considering interfaces”的研究論文。

團隊針對新型多束碳纖維纏繞設備在高壓容器纏繞過程中的碳纖維振子動力學行為，提出了一種耦合抑制型分數階PD（CS-FOPD）控制策略。采用多尺度法分析二自由度系統主共振，推導穩(wěn)態(tài)響應并結合Routh-Hurwitz判據評估穩(wěn)定性，結果通過數值模擬進行了驗證。并進一步探究了CS-FOPD控制在不同參數下對系統幅頻特性、控制性能、多穩(wěn)態(tài)現象、吸引域結構及全局分岔的影響。在無耦合控制下，分析主–超諧共振行為，并運用Lyapunov方法與Melnikov理論預測系統混沌的產生。仿真結果表明，該控制策略能夠有效抑制系統振動，顯著提升了設備的動態(tài)穩(wěn)定性與控制性能，為新型多束碳纖維纏繞設備的穩(wěn)定性提升與性能優(yōu)化提供了關鍵理論依據。論文通訊署名單位leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站機械工程學院，劉江林副教授為通訊作者，2023級碩士生房鑫磊為論文第一作者（DOI: 10.1016/j.chaos.2025.116385）。

針對短纖維復合材料非線性機械響應的精確預測模型對于其廣泛應用具有重要意義。目前，取向平均（OA）方法在計算效率和預測準確性之間實現了較好的平衡，但由于忽略了纖維與基體界面的相互作用，常導致結果系統性偏高。為此，團隊提出了一種融合界面效應的非線性預測模型框架。在傳統OA方法基礎上，結合分子動力學（MD）模擬與微滴脫粘實驗獲取纖維-基體界面特性，并引入內聚區(qū)模型以在OA框架內刻畫界面力學行為。該模型成功預測了短碳纖維增強尼龍6復合材料的壓縮非線性力學性能，并通過實驗驗證了其準確性。此框架將有效助力短纖維復合材料的服役性能評估與優(yōu)化設計。論文通訊署名單位leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站機械工程學院，梁建國教授為通訊作者，2021級博士生趙潤田為論文第一作者（DOI: 10.1016/j.compositesa.2025.109095）。

研究工作獲得了國家自然科學基金面上項目、山西省科技重大專項等項目的資助。

最新動態(tài)

  • 校黨委書記沈興全帶隊參加2025年招生咨詢宣傳活動

    6月27日下午，校黨委書記沈興全在陽泉調研期間，專程帶隊赴陽泉市第一中學校開展招生咨詢活動，并與陽泉一中就進一步加強校際合作、共同培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才等事宜舉行座談。陽泉市政協黨組書記、主席郭衛(wèi)東，校黨委常委、副校長任喜瑩全程參加相關活動。陽泉市教育局、陽泉市科學技術局、陽泉職業(yè)技術學院和我校黨政辦公室、招生與就業(yè)工作部、電子信息工程學院相關負責人參加活動。咨詢會現場氣氛熱烈，沈興全書記親臨展位，與考生及家長進行面對面交流。...
    2025.06.29

  • 校黨委書記沈興全帶隊赴陽泉調研

    6月27日，校黨委書記沈興全帶隊赴陽泉調研，并與陽泉市委副書記、市長鞠振舉行工作會談。雙方就深化校地合作、助力高質量發(fā)展進行深入交流。我校副校長任喜瑩、陽泉市政府副市長李燕斌，我校有關部門和學院負責人、陽泉市政府有關部門負責人參加座談。沈興全對陽泉市委、市政府給予leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站的支持表示衷心感謝，并簡要介紹了學校的基本情況。他指出，近年來leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站全面推進深化改革，確立了“工科做強做大、理科做實做深、...
    2025.06.28

  • 校領導拜訪烏拉圭駐華大使館

    為拓展國際合作新空間，進一步優(yōu)化國際合作布局，6月25日下午，副校長桑勝波專程赴北京拜訪烏拉圭駐華大使館，并與領事塞巴斯蒂安?班德拉舉行會談。在座談中，桑勝波詳細介紹了我校的歷史沿革、發(fā)展現狀、辦學特色以及國際化建設等情況。他表示，與烏拉圭高校開展合作是落實山西省與烏拉圭卡內洛內斯省友好省州關系的具體舉措。我校愿與烏方高校在人員往來、人才培養(yǎng)、科研合作等方面開展全方位、深層次的務實合作。班德拉對桑勝波一行到訪表示熱烈歡迎。...
    2025.06.26

  • 我校男子足球隊強勢挺進全國大學生足球聯賽全國四強

    6月26日，從全國大學生足球聯賽（CSSF）的賽場上傳來喜訊，我校男子足球隊在八進四的比賽中以2:1戰(zhàn)勝上海體育大學隊，強勢挺進全國四強。全國大學生足球聯賽是國內大學生足球最高水平的競技舞臺，匯聚了全國高校的頂尖強隊。本屆賽事改革后，僅各省冠軍獲得全國總決賽資格。6月20日至29日，本屆聯賽總決賽在山東濰坊魯能足球學校舉行。我校男子足球隊在小組賽中表現強勢，先后以4:0戰(zhàn)勝西南財經大學、4:0戰(zhàn)勝貴州師范大學、7:1戰(zhàn)勝西北師范大學，...
    2025.06.26

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