张峻铭 杨伟东 李 岩

同济大学航空航天与力学学院, 上海 200092

1 引 言

先进复合材料作为结构轻量化的重要原材料, 已在航空航天、轨道交通、土木建筑等重要工程领域中得到广泛应用, 而复合材料的用量占比如今已成为衡量飞机先进性的重要指标. 以民用航空领域为例, 国外的先进民航客机, 如波音公司的B787和空客公司的A350, 复合材料用量已达结构重量的50%以上, 而国产大飞机C919仅为12%, 复合材料应用技术落后国外20年(杜善义和关志东 2008, 宁莉等2020). 但是, 中俄正在联合研制的国产CR929远程宽体客机中, 复合材料用量计划达到50%以上. 在当前新形势下, 这一跨越式发展的目标对高性能复合材料的设计制造提出了新要求. 另一方面, 复合材料及其结构的性能预测、结构设计、工艺制造等全链条因素都会对其力学性能产生重要影响, 决定了复合材料的应用水平. 因此, 如何通过多尺度多维度的复合材料设计进一步减轻结构重量并实现卓越的力学性能? 如何优化创新成型工艺方法, 制造复杂复合材料结构并降低制造成本? 如何实现对复合材料服役状态的有效监测、提升复合材料使用寿命? 这些问题是信息化时代背景下, 力学研究者所面临的新机遇与新挑战.

传统的复合材料研究方法, 主要以实验和理论建模为主, 逐渐形成了实验观测、分析建模、数值模拟相辅相成的研究方法. 然而, 复合材料组分及结构的复杂化, 给复合材料的性能预测、优化……