學(xué)術(shù)之路，唯深耕方致遠；成才之途，唯善育方興邦。為深入落實人才強國戰(zhàn)略，發(fā)掘培育學(xué)科拔尖青年人才，激勵廣大學(xué)子篤學(xué)精研、銳意創(chuàng)新，中國復(fù)合材料學(xué)會設(shè)立卓越論文工程，旨在激勵博士/碩士研究生在復(fù)合材料領(lǐng)域開展原創(chuàng)性、前沿性探索，為我國復(fù)合材料事業(yè)儲備更多具有創(chuàng)新能力和實踐精神的青年力量。

回顧2024年度卓越論文工程涌現(xiàn)出一批兼具學(xué)術(shù)深度與應(yīng)用價值的優(yōu)秀成果，充分展現(xiàn)了當(dāng)代青年學(xué)子的科研實力與風(fēng)采。

2024年度中國復(fù)合材料學(xué)會卓越論文工程入選者

（碩士學(xué)位論文）

過淳，男，中共黨員，碩士畢業(yè)于南京航空航天大學(xué)能源與動力學(xué)院，現(xiàn)任中國船舶科學(xué)研究中心工程師，研究方向主要關(guān)注船舶結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在極端海洋環(huán)境下的損傷演化與性能劣化問題，致力于探索機器學(xué)習(xí)方法在船舶復(fù)合材料結(jié)構(gòu)問題中的應(yīng)用。目前，主持基礎(chǔ)科研加強基金項目1項，參研重點項目1項、重大項目1項。目前已發(fā)表SCI論文 5篇，獲授權(quán)發(fā)明專利2項，轉(zhuǎn)件著作權(quán)3項。

基于計算機視覺特征提取的2.5D機織復(fù)合材料力學(xué)模型研究

由于現(xiàn)代工業(yè)對材料性能的需求日益復(fù)雜，2.5D機織復(fù)合材料逐漸走進了人們視野。2.5D機織復(fù)合材料具有特殊的層間角聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)，在抗沖擊、分層和剪切載荷方面表現(xiàn)出比傳統(tǒng)層合復(fù)合材料更高的力學(xué)性能。此外，與傳統(tǒng)的3D機織復(fù)合材料相比，2.5D機織復(fù)合材料的制造工藝相對更簡單，制造成本更低。2.5D機織復(fù)合材料具有很強的可設(shè)計性，通過設(shè)計機織參數(shù)，如纖維體積含量、經(jīng)紗和緯紗密度、織物層數(shù)、緯紗和緯紗數(shù)等，可以最大程度地滿足結(jié)構(gòu)和力學(xué)要求。鑒于上述顯著優(yōu)勢，2.5D機織復(fù)合材料已成為航空發(fā)動機葉片的理想材料。針對2.5D機織復(fù)合材料難以快速建立趨真化代表性體積單元（RVE）的問題，本文提出了一種基于計算機視覺的參數(shù)化建模方法，并依此開展了材料在單軸拉壓載荷下的力學(xué)行為和失效機理研究。

（1）提出了一種基于計算機視覺的2.5D機織復(fù)合材料幾何特征參數(shù)提取方法?？紤]到材料XCT圖像中各組分灰度差異不明顯的特點，同時保持圖像始終的高分辨率，構(gòu)建了基于OCRNet + HRNet的深度學(xué)習(xí)語義分割模型。通過對該網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，實現(xiàn)了對XCT圖像中各紗線截面的精準(zhǔn)分割，并開展了數(shù)據(jù)增強與迭代次數(shù)設(shè)置對分割精度影響的研究，研究結(jié)果表明：紗線截面分割的全局精度達到了86.69%，通過適當(dāng)提高迭代次數(shù)，分割精度明顯提高并趨于穩(wěn)定。從實際應(yīng)用出發(fā)，研究了不同原始圖像比例的數(shù)據(jù)集對分割精度的影響，研究發(fā)現(xiàn)：原始圖像比例越高則分割精度也越高，當(dāng)原始圖像比例大于50%時，精度提高不明顯。建立了基于OpenCV圖像處理算法的幾何特征參數(shù)提取流程，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分割后的紗線灰度圖像依次進行了二值化、中值濾波、輪廓提取和輪廓擬合的操作，實現(xiàn)了對紗線截面高度、寬度、面積、重心位置和偏轉(zhuǎn)角的提取。

（2）提出并建立了一種四枚襯經(jīng)斜紋2.5D機織復(fù)合材料的參數(shù)化體素全胞模型（VFM）和剛度模型?；赬CT圖像，對材料細(xì)觀幾何關(guān)系做出假設(shè)，提出了一種易于推導(dǎo)與描述的紗線路徑和截面參數(shù)化表征方法。基于參數(shù)化建模軟件Texgen，建立了VFM，通過與實際結(jié)構(gòu)參數(shù)對比，初步驗證了體素全胞模型的有效性；通過為該模型施加全胞的周期性邊界條件，建立了四枚襯經(jīng)斜紋2.5D機織復(fù)合材料的剛度模型，各工況下剛度性能預(yù)測誤差均在7%以內(nèi)，驗證了剛度模型具有可靠的預(yù)測精度。

（3）提出并建立了考慮多失效模式疊加的四枚襯經(jīng)斜紋2.5D機織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的強度預(yù)測模型。通過提取剛度模型計算結(jié)果中各單元的應(yīng)力與應(yīng)變，引入考慮溫度效應(yīng)的三維Hashin失效準(zhǔn)則和von-Mises準(zhǔn)則分別作為紗線纖維束和基體樹脂的損傷判據(jù)，同時給出了各組分的剛度退化方案和最終失效判據(jù)，建立了溫度條件下考慮多重失效模式疊加的強度預(yù)測模型。預(yù)測結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)的對比表明：三種溫度條件下四種工況中該強度預(yù)測模型的最大誤差為7.12%，最小誤差為1.63%，平均誤差為4.68%。

選題有價值

研究有創(chuàng)新

論證有深度

成果有實效

以嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)之態(tài)探研學(xué)科前沿

以守正創(chuàng)新之心打磨優(yōu)質(zhì)成果

讓學(xué)位論文成為彰顯青年科研力量的鮮亮名片

歡迎申報2025年度中國復(fù)合材料學(xué)會卓越論文工程