學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)

機(jī)械工程學(xué)院梁建國(guó)教授課題組成功研發(fā)出熱塑性復(fù)合材料自動(dòng)鋪放設(shè)備
近日,我校機(jī)械工程學(xué)院黃慶學(xué)院士團(tuán)隊(duì)梁建國(guó)教授課題組在碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域取得重要科研進(jìn)展,成功研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱塑性復(fù)合材料自動(dòng)鋪放設(shè)備,并創(chuàng)新性地提出了線聚焦紅外退火策略。這一突破性研究成果已在復(fù)合材料領(lǐng)域著名期刊《Composites Part B: Engineering》上發(fā)表,論文題目為“Research on a novel annealing strategy for AFP of thermoplastic composites”。
該研究針對(duì)熱塑性復(fù)合材料制造過程中長(zhǎng)期存在的技術(shù)瓶頸——包括結(jié)晶度不足、層間結(jié)合強(qiáng)度低、孔隙率高以及翹曲變形嚴(yán)重等關(guān)鍵問題,開創(chuàng)性地開發(fā)了線聚焦紅外線加熱器(LFIH)系統(tǒng)。研究團(tuán)隊(duì)將這一創(chuàng)新裝置集成到自動(dòng)纖維鋪放(AFP)設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料原位固結(jié)過程中的精準(zhǔn)退火處理。通過多學(xué)科交叉研究方法,團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用實(shí)驗(yàn)測(cè)試、理論建模和有限元仿真等手段,首次系統(tǒng)揭示了退火溫度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)分布規(guī)律及其對(duì)材料性能的優(yōu)化機(jī)制。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,新型LFIH系統(tǒng)能夠精確控制熱流分布,使材料的層間剪切強(qiáng)度和結(jié)晶度顯著提升,同時(shí)有效降低了制件的翹曲變形和內(nèi)部孔隙。梁建國(guó)教授表示:“這項(xiàng)技術(shù)突破了傳統(tǒng)熱塑性復(fù)合材料制造的工藝限制,為實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)合材料構(gòu)件的高效、低成本制造提供了全新的解決方案!痹摮晒诤娇蘸教臁⑿履茉雌嚨雀叨酥圃祛I(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景,目前已與商飛集團(tuán)上飛公司展開產(chǎn)業(yè)化合作。論文通訊單位為leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站機(jī)械工程學(xué)院,通訊作者為梁建國(guó)教授,2022級(jí)博士生李輝為第一作者,(DOI: 10.1016/j.compositesb.2025.112706)。
研究工作獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、山西省科技重大專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。
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