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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)域取得新進(jìn)展

：2025-06-21 來(lái)源：先進(jìn)成形與智能裝備研究院 作者：文字/趙潤(rùn)田

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)域取得突破，研發(fā)了空間分布式多束碳纖維同步纏繞裝備并設(shè)計(jì)了相應(yīng)控制策略；提出了一種納入界面影響的短纖維復(fù)合材料非線性力學(xué)行為預(yù)測(cè)模型框架。相繼在國(guó)際著名學(xué)術(shù)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(tuán)隊(duì)針對(duì)新型多束碳纖維纏繞設(shè)備在高壓容器纏繞過(guò)程中的碳纖維振子動(dòng)力學(xué)行為，提出了一種耦合抑制型分?jǐn)?shù)階PD（CS-FOPD）控制策略。采用多尺度法分析二自由度系統(tǒng)主共振，推導(dǎo)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)并結(jié)合Routh-Hurwitz判據(jù)評(píng)估穩(wěn)定性，結(jié)果通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行了驗(yàn)證。并進(jìn)一步探究了CS-FOPD控制在不同參數(shù)下對(duì)系統(tǒng)幅頻特性、控制性能、多穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象、吸引域結(jié)構(gòu)及全局分岔的影響。在無(wú)耦合控制下，分析主–超諧共振行為，并運(yùn)用Lyapunov方法與Melnikov理論預(yù)測(cè)系統(tǒng)混沌的產(chǎn)生。仿真結(jié)果表明，該控制策略能夠有效抑制系統(tǒng)振動(dòng)，顯著提升了設(shè)備的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性與控制性能，為新型多束碳纖維纏繞設(shè)備的穩(wěn)定性提升與性能優(yōu)化提供了關(guān)鍵理論依據(jù)。論文通訊署名單位leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站機(jī)械工程學(xué)院，劉江林副教授為通訊作者，2023級(jí)碩士生房鑫磊為論文第一作者（DOI: 10.1016/j.chaos.2025.116385）。

針對(duì)短纖維復(fù)合材料非線性機(jī)械響應(yīng)的精確預(yù)測(cè)模型對(duì)于其廣泛應(yīng)用具有重要意義。目前，取向平均（OA）方法在計(jì)算效率和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性之間實(shí)現(xiàn)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(dǎo)致結(jié)果系統(tǒng)性偏高。為此，團(tuán)隊(duì)提出了一種融合界面效應(yīng)的非線性預(yù)測(cè)模型框架。在傳統(tǒng)OA方法基礎(chǔ)上，結(jié)合分子動(dòng)力學(xué)（MD）模擬與微滴脫粘實(shí)驗(yàn)獲取纖維-基體界面特性，并引入內(nèi)聚區(qū)模型以在OA框架內(nèi)刻畫(huà)界面力學(xué)行為。該模型成功預(yù)測(cè)了短碳纖維增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料的壓縮非線性力學(xué)性能，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其準(zhǔn)確性。此框架將有效助力短纖維復(fù)合材料的服役性能評(píng)估與優(yōu)化設(shè)計(jì)。論文通訊署名單位leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站機(jī)械工程學(xué)院，梁建國(guó)教授為通訊作者，2021級(jí)博士生趙潤(rùn)田為論文第一作者（DOI: 10.1016/j.compositesa.2025.109095）。

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(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

最新動(dòng)態(tài)

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  • 校黨委書(shū)記沈興全帶隊(duì)參加2025年招生咨詢(xún)宣傳活動(dòng)

    6月27日下午，校黨委書(shū)記沈興全在陽(yáng)泉調(diào)研期間，專(zhuān)程帶隊(duì)赴陽(yáng)泉市第一中學(xué)校開(kāi)展招生咨詢(xún)活動(dòng)，并與陽(yáng)泉一中就進(jìn)一步加強(qiáng)校際合作、共同培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才等事宜舉行座談。陽(yáng)泉市政協(xié)黨組書(shū)記、主席郭衛(wèi)東，校黨委常委、副校長(zhǎng)任喜瑩全程參加相關(guān)活動(dòng)。陽(yáng)泉市教育局、陽(yáng)泉市科學(xué)技術(shù)局、陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)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(xué)院相關(guān)負(fù)責(zé)人參加活動(dòng)。咨詢(xún)會(huì)現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈，沈興全書(shū)記親臨展位，與考生及家長(zhǎng)進(jìn)行面對(duì)面交流。...
    2025.06.29

  • 校黨委書(shū)記沈興全帶隊(duì)赴陽(yáng)泉調(diào)研

    6月27日，校黨委書(shū)記沈興全帶隊(duì)赴陽(yáng)泉調(diào)研，并與陽(yáng)泉市委副書(shū)記、市長(zhǎng)鞠振舉行工作會(huì)談。雙方就深化校地合作、助力高質(zhì)量發(fā)展進(jìn)行深入交流。我校副校長(zhǎng)任喜瑩、陽(yáng)泉市政府副市長(zhǎng)李燕斌，我校有關(guān)部門(mén)和學(xué)院負(fù)責(zé)人、陽(yáng)泉市政府有關(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)人參加座談。沈興全對(duì)陽(yáng)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(jiǎn)要介紹了學(xué)校的基本情況。他指出，近年來(lái)leyu.乐鱼(中国有限公司)官方网站全面推進(jìn)深化改革，確立了“工科做強(qiáng)做大、理科做實(shí)做深、...
    2025.06.28

  • 白俄羅斯戈梅利國(guó)立大學(xué)、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、瑞典舍夫德大學(xué)來(lái)訪我校

    6月26日，白俄羅斯戈梅利國(guó)立大學(xué)、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、瑞典舍夫德大學(xué)等三所國(guó)外高校來(lái)訪我校，就深化聯(lián)合人才培養(yǎng)、科研合作、共同參與國(guó)際前沿項(xiàng)目等內(nèi)容進(jìn)行了富有成效的交流。副校長(zhǎng)桑勝波分別會(huì)見(jiàn)三所高？腿。上午，桑勝波在迎西校區(qū)會(huì)議中心貴賓室會(huì)見(jiàn)白俄羅斯科學(xué)院通訊院士，戈梅利國(guó)立大學(xué)前校長(zhǎng)、中-白真空等離子體技術(shù)國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室外方首席科學(xué)家，我校名譽(yù)教授羅加喬夫·亞歷山大和戈梅利國(guó)立大學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任迪米特里·...
    2025.06.27

  • 學(xué)校召開(kāi)校內(nèi)崗位績(jī)效分配改革研討會(huì)

    6月26日下午，校內(nèi)崗位績(jī)效分配制度改革研討會(huì)在迎西校區(qū)會(huì)議中心二樓會(huì)議室舉行。校黨委書(shū)記沈興全、校長(zhǎng)孫宏斌出席會(huì)議，相關(guān)職能部門(mén)及各學(xué)院負(fù)責(zé)人參會(huì)，會(huì)議由沈興全主持。會(huì)上，人才工作辦公室（人力資源部）負(fù)責(zé)人詳細(xì)匯報(bào)了校內(nèi)績(jī)效分配改革前期調(diào)研成果、本輪改革基本方向與總體原則。孫宏斌強(qiáng)調(diào)，績(jī)效分配改革與教師切身利益緊密相連，相關(guān)部門(mén)和單位務(wù)必高度重視。要積極借鑒國(guó)內(nèi)兄弟院校先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，以嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度深入研究改革方案。...
    2025.06.27

  • 校領(lǐng)導(dǎo)拜訪烏拉圭駐華大使館

    為拓展國(guó)際合作新空間，進(jìn)一步優(yōu)化國(guó)際合作布局，6月25日下午，副校長(zhǎng)桑勝波專(zhuān)程赴北京拜訪烏拉圭駐華大使館，并與領(lǐng)事塞巴斯蒂安?班德拉舉行會(huì)談。在座談中，桑勝波詳細(xì)介紹了我校的歷史沿革、發(fā)展現(xiàn)狀、辦學(xué)特色以及國(guó)際化建設(shè)等情況。他表示，與烏拉圭高校開(kāi)展合作是落實(shí)山西省與烏拉圭卡內(nèi)洛內(nèi)斯省友好省州關(guān)系的具體舉措。我校愿與烏方高校在人員往來(lái)、人才培養(yǎng)、科研合作等方面開(kāi)展全方位、深層次的務(wù)實(shí)合作。班德拉對(duì)桑勝波一行到訪表示熱烈歡迎。...
    2025.06.26

  • 我校男子足球隊(duì)強(qiáng)勢(shì)挺進(jìn)全國(guó)大學(xué)生足球聯(lián)賽全國(guó)四強(qiáng)

    6月26日，從全國(guó)大學(xué)生足球聯(lián)賽（CSSF）的賽場(chǎng)上傳來(lái)喜訊，我校男子足球隊(duì)在八進(jìn)四的比賽中以2:1戰(zhàn)勝上海體育大學(xué)隊(duì)，強(qiáng)勢(shì)挺進(jìn)全國(guó)四強(qiáng)。全國(guó)大學(xué)生足球聯(lián)賽是國(guó)內(nèi)大學(xué)生足球最高水平的競(jìng)技舞臺(tái)，匯聚了全國(guó)高校的頂尖強(qiáng)隊(duì)。本屆賽事改革后，僅各省冠軍獲得全國(guó)總決賽資格。6月20日至29日，本屆聯(lián)賽總決賽在山東濰坊魯能足球?qū)W校舉行。我校男子足球隊(duì)在小組賽中表現(xiàn)強(qiáng)勢(shì)，先后以4:0戰(zhàn)勝西南財(cái)經(jīng)大學(xué)、4:0戰(zhàn)勝貴州師范大學(xué)、7:1戰(zhàn)勝西北師范大學(xué)，...
    2025.06.26