2026年03月31日 星期二
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名人訪談
CCCM-3分會(huì)場(chǎng)主席專訪之黃爭(zhēng)鳴
來(lái)源: 時(shí)間: 2017-09-29 瀏覽: 9791

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 CCCM-3分會(huì)場(chǎng)主席 黃爭(zhēng)鳴 


黃爭(zhēng)鳴,華中科技大學(xué)固體力學(xué)碩士,新加坡國(guó)立大學(xué)材料工程博士,曾任教育部

“長(zhǎng)江學(xué)者”,現(xiàn)同濟(jì)大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院教授,研究方向?yàn)閺?fù)合材料力學(xué)、復(fù)合材料加工、納米纖維材料,從事復(fù)合材料研究超過(guò)20年。創(chuàng)建了復(fù)合材料本構(gòu)理論“橋聯(lián)模型”,是“破壞分析奧運(yùn)會(huì)”參評(píng)精度最高的細(xì)觀力學(xué)理論;首次指出基于組分材料性能預(yù)報(bào)復(fù)合材料破壞與強(qiáng)度的主要障礙在于求基體的真實(shí)應(yīng)力,并建立起由經(jīng)典細(xì)觀力學(xué)均值應(yīng)力到真實(shí)應(yīng)力的解析理論;給出了一般非線性算子解存在性的一個(gè)充分必要條件;發(fā)明了“殼-芯復(fù)合納米纖維制備”、“最輕風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)”等技術(shù),出版了3本專著,130多篇SCI論文,并擁有19項(xiàng)專利,其中一篇論文被SCI他引近4000次,為國(guó)內(nèi)學(xué)者之最。










 主席專訪 

提問(wèn):請(qǐng)問(wèn)您是如何走進(jìn)復(fù)合材料行業(yè)的?


黃爭(zhēng)鳴:新加坡攻讀博士學(xué)位期間接觸復(fù)合材料。那時(shí),基于組分材料性能預(yù)報(bào)復(fù)合材料的剛度已經(jīng)成熟,但基于組分性能預(yù)報(bào)復(fù)合材料非線性響應(yīng)以及破壞與強(qiáng)度卻面臨挑戰(zhàn)。各向同性材料有彈-塑性統(tǒng)一的本構(gòu)理論,即Prandtl-Reuss理論,我就琢磨,能否建立起一個(gè)復(fù)合材料的彈-塑性統(tǒng)一本構(gòu)理論?后來(lái),我成功建立起這樣一個(gè)統(tǒng)一的本構(gòu)理論“橋聯(lián)模型”(Bridging Model)。在2010年我撰寫(xiě)英文專著時(shí),一直思考另一個(gè)重大問(wèn)題:橋聯(lián)模型計(jì)算纖維和基體內(nèi)應(yīng)力的精度很高,而且都是封閉的解析公式,但是,欲預(yù)報(bào)復(fù)合材料強(qiáng)度,必須提供由復(fù)合材料破壞實(shí)驗(yàn)反演出的纖維和基體強(qiáng)度,稱為現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度。所有參加破壞分析奧運(yùn)會(huì)評(píng)估的細(xì)觀力學(xué)理論都如此。倘若將計(jì)算的內(nèi)應(yīng)力與纖維和基體原始強(qiáng)度對(duì)比,預(yù)報(bào)的復(fù)合材料強(qiáng)度尤其橫向拉伸強(qiáng)度與實(shí)驗(yàn)相差太遠(yuǎn)。問(wèn)題究竟出在哪里?不解決組分材料現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)度的反演問(wèn)題,橋聯(lián)模型的優(yōu)勢(shì)將會(huì)很有限。這些思考,促使我發(fā)現(xiàn),任何細(xì)觀力學(xué)理論計(jì)算的纖維和基體內(nèi)應(yīng)力,都是均值(homogenized)應(yīng)力,必須將它們轉(zhuǎn)化成真實(shí)應(yīng)力,才能與各自的原始強(qiáng)度對(duì)比,合理預(yù)報(bào)出復(fù)合材料的破壞與強(qiáng)度。


提問(wèn):您最近的研究項(xiàng)目、成果,以及拓展的方向是什么?


黃爭(zhēng)鳴:我們最近的研究項(xiàng)目,就是確定基體在各種可能情況下的真實(shí)應(yīng)力。這對(duì)復(fù)合材料力學(xué)及破壞和強(qiáng)度分析將會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響,使得根據(jù)纖維和基體原始性能預(yù)報(bào)復(fù)合材料在任意載荷下的破壞與強(qiáng)度成為可能。這將意味著,今后的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將主要基于計(jì)算機(jī)完成,目前所需的大部分、甚至絕大部分復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)都可以取消。比如,我國(guó)寬體客機(jī)的復(fù)合材料選型實(shí)驗(yàn),試驗(yàn)件高達(dá)近百萬(wàn)只,耗資幾十億和數(shù)年時(shí)間,與其相比,確定組分材料原始性能的花費(fèi)可忽略不計(jì),并且一旦確定,就保持不變。

 

提問(wèn):您如何看待近年來(lái)復(fù)材行業(yè)的發(fā)展,您認(rèn)為還存在哪些問(wèn)題?



黃爭(zhēng)鳴:復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)軟件落后,現(xiàn)有軟件要求用戶必須提供大量的復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。


提問(wèn):請(qǐng)分析您所從事研究方向未來(lái)5年的發(fā)展?fàn)顩r。另外,為促進(jìn)行業(yè)發(fā)展,您覺(jué)得可以在哪些方面推動(dòng)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)化?


黃爭(zhēng)鳴:復(fù)合材料的破壞與強(qiáng)度分析,未來(lái)5年將會(huì)獲得跨越式發(fā)展,研究人員將力爭(zhēng)使用最少的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),甚至主要從材料手冊(cè)中輸入纖維和基體性能,實(shí)現(xiàn)對(duì)各種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷、破壞與強(qiáng)度的分析預(yù)測(cè)。極有可能,復(fù)合材料專用分析軟件也將得到大幅提升,因?yàn)槟壳败浖淖畲蟛蛔?,是需要用戶提供的?fù)合材料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)太多。

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