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[中國夢實踐者]賈振元碳纖維復合材料研究團隊:用匠心雕琢“中國制造”

2018-01-23 13:45:00
來源:中國經(jīng)濟網(wǎng)-《經(jīng)濟日報》
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  大連理工大學有這樣一支科研團隊,他們在碳纖維增強樹脂基復合材料加工領(lǐng)域堅持自主創(chuàng)新,走出了一條產(chǎn)學研合作的新路。1月8日,這支以大連理工大學教授賈振元為首的科研團隊憑借“高性能碳纖維復合材料構(gòu)件高質(zhì)高效加工技術(shù)與裝備”項目摘取2017年度國家技術(shù)發(fā)明獎一等獎。

  直面難題

  傳統(tǒng)加工方式嚴重制約了碳纖維復合材料的推廣應(yīng)用。為此,賈振元團隊研究多學科交叉融合,開辟了適應(yīng)碳纖維復合材料加工的新理論體系

  民航客機結(jié)構(gòu)重量每降低1%,其油耗可減少3%至4%;高鐵每減重1%,其能耗可減少6%至7%……

  對于“一克重就是一克金”的高端裝備領(lǐng)域來說,不管是天上飛的,還是地上跑的,只有減輕重量,才能提高結(jié)構(gòu)效率、提升裝備性能。

  為此,一場由“減重”而引發(fā)的先進材料之爭早已蔓延全球!疤祭w維復合材料作為高端裝備領(lǐng)域減重增效的優(yōu)選材料,其用量越多,表明裝備性能越先進!辟Z振元說。

  然而,工藝技術(shù)的滯后難以支撐材料的創(chuàng)新運用,這讓碳纖維復合材料一經(jīng)亮相就遇上了不小的難題。賈振元告訴經(jīng)濟日報記者,傳統(tǒng)加工只能采取手工方式,低質(zhì)低效,加工構(gòu)件極易出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層等損傷,并且加工損傷是隨機的、不可控的,達不到碳纖維復合材料構(gòu)件的高性能要求,嚴重制約了材料的推廣應(yīng)用。

  “從2005年到2009年,我們雖然也曾較好地解決了若干航空航天企業(yè)復合材料構(gòu)件加工中遇到的難題,但是加工質(zhì)量提升到一定程度就受限,原因在于工程中沿用的是傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論,但碳纖維復合材料的特性和結(jié)構(gòu)與之完全不同,是典型的難加工材料。”團隊骨干高航說。

  經(jīng)過反復研討,賈振元果斷提出:“必須突破傳統(tǒng)金屬等均質(zhì)材料切削理論體系的束縛,開辟和建立適應(yīng)碳纖維復合材料加工的新理論體系、從理論到工程同時解決問題的研究思路!

  要建立理論體系,必須在前人的基礎(chǔ)上有所突破。實踐上的難題倒逼賈振元團隊在基礎(chǔ)理論研究上開疆拓土,重新打造一番新天地。為此,團隊加大材料、力學、機械等多學科交叉融合的研究力度,從碳纖維復合材料特性上和材料去除過程中徹底弄清楚加工損傷產(chǎn)生的原因,進而研究低損傷加工的原理和構(gòu)件高性能的保證方法。

  啃硬骨頭,打攻堅戰(zhàn)。終于,賈振元團隊在一系列關(guān)鍵環(huán)節(jié)取得了突破,揭示出碳纖維復合材料去除機理和加工損傷的形成機制,提出了針對碳纖維復合材料加工的切削理論,建立了切削力和切削過程動態(tài)仿真模型,實現(xiàn)了切削理論的源頭創(chuàng)新。

[責任編輯:郭碧娟]
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