多场耦合作用下复合材料失效行为研究
贺鹏飞
同济大学
摘要
随着原材料和制备工艺技术的成熟，纤维增强复合材料除了应用范围更加广泛外，使用环境和要求也更加复杂和严苛，比如航空发动机。本文以复合材料在航空发动机中的应用为背景，聚焦碳纤维增强的树脂基复合材料风扇叶片和陶瓷基复合材料（碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷）热端部件（涡轮叶片、导流叶片等）两种典型应用，综述其研究和应用进展。为了确保复合材料在航空发动机中的使用安全，多场耦合环境下复合材料的损伤演化规律、失效机理和寿命预测是必须研究的一个基本问题。航空发动机中风扇叶片主要承受机械、热和湿的作用，热端部件则主要承受机械、高温、腐蚀、冲刷和氧化等的作用，最为复杂的是这些作用往往是耦合的。本文首先概述了复合材料在航空发动机中应用现状，然后从实验研究、理论分析和数值仿真三个方面综述了多场耦合作用下复合材料的损伤、失效和寿命研究，最后就复合材料在航空发动机中的进一步应用进行了展望。
DOI: 10.12110/firstfmge.20171121.319
1962年出生于陕西省佳县。分别于1983、1986和1992年在西安交通大学工程力学系获得学士、硕士和博士学位。1993年-1993年，在上海交通大学材料科学与工程博士后流动站工作，从事复合材料界面力学研究。1993年开始在同济大学力学系工作，主要从事复合材料力学、断裂力学损伤力学的教学和科研工作。期间，1994年4月-1995年5月，作为研究助手，在日本国立电气通信大学机械系工作，1997年7月-1998年八月，作为博士后，在英国剑桥大学材料科学与冶金系工作。目前是同济大学航空航天与力学学院教授、博导，同济大学科研管理部部长。《J. of applied mechanics》、《Computational materials science and engineering》、《Multidiscipline Modeling in Materials and Structures》杂志的编委，中国航空学会、中国铁道学会理事，十二五科技部“军民两用材料”专家委员会成员。