科研团队引用脉冲电流改善复合材料抗冲击性能

发布时间：2023-08-28 12:46:43 所属栏目：动态来源：

导读：据报道，西北工业大学的工程和结构研究院的王富生教授的研究小组近日开发出一种利用脉冲电流的手段以提升3D 正交编织复合材料对抗冲击的效能，并系统揭示了脉冲电流对正交编织复合材料冲击损伤的抑制机理。

据了解

据报道，西北工业大学的工程和结构研究院的王富生教授的研究小组近日开发出一种利用脉冲电流的手段以提升3D 正交编织复合材料对抗冲击的效能，并系统揭示了脉冲电流对正交编织复合材料冲击损伤的抑制机理。

据了解，航空、航天和土木等工程领域中，碳纤维/环氧树脂基复合材料受到冲击载荷容易出现纤维断裂、树脂破坏和分层等损伤形式，降低复合材料的承载能力，对飞行器和土木工程等结构的安全带来威胁。此前，对于提升复合材料抗冲击性能的方法多从材料改性、结构设计和制造工艺等方面考虑，但对于改善复合材料的抗冲击性能仍存在局限性。

设计搭建的一体化实验平台和三维正交编织复合材料在脉冲电流作用下的冲击损伤抑制机理。

对此，王富生教授团队与合作者将编织物的结构特性和碳纤维的电磁特性相结合，提出了一种降低三维正交编织复合材料冲击损伤的策略。利用无线通信技术，我们打造了一个一体化实验室平台，包括落下锤的冲击测试装置、直流电源以及数据的收集仪器等等，以便同时施加脉动电流与强烈的打击力量去考验正弦交错纤维合金的力学特性。

研究结果表明，随着脉冲电流峰值从0A增加到110A，三维正交编织复合材料板的非弹性能量和残余变形分别减少了35.81%和47.64%。多尺度多物理场建模分析表明，载流碳纤维使得纱线束受到了横向压缩性质的电磁体力，有利于提升纱线的机械性能；纱线中微裂纹的形成和挤压变形会引起碳纤维之间局部电流的重新分布，其与自场相互作用会产生抗冲击效应。基于材料-结构-功能的一体化设计思想，有效控制脉冲电流对复合材料热效应的影响。研究人员介绍，此项研究成果可以为提高复合材料在冲击载荷下的损伤容限提供新途径。同时，通过改变材料的结构参数，可以实现材料的多种形态，满足不同应用场景的需求。

（编辑：聊城站长网）

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