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航空学院先进结构与材料研究所
2017-01-04 15:26   审核人:

1.基本概况

西北工业大学航空学院先进结构与材料研究所依托于西北工业大学固体力学国家重点学科,“动力学与强度”国家专业实验室、“飞行器结构力学与强度技术”国防重点学科实验室和教育部和国家外专局“结构力学行为科学与技术”创新引智基地。由老一辈力学科学家、航空教育家黄玉珊先生于上世纪六、七十年代奠定了基础性研究工作。研究所前身为创建于1989年的西北工业大学冲击动力学实验室,现任所长李玉龙教授。

经过二十余年的不懈努力,研究所已发展成为一支以中青年学者为研究骨干,新生力量蓬勃发展,年龄结构合理,活跃在国内外学术界,且具有很强创新力和凝聚力的研究团队。研究所目前由具有高级职称的10位中青年学者,5位讲师/工程师,以及近30名在读博士研究生,50余名在读硕士研究生构成。其中长江学者1名,“千人计划”引进教授1名,“百人计划”引进教授1名,教育部新跨世纪优秀人2名。团队固定成员均具有博士学位,其中年龄最大的不超过55岁,最小的30岁。

研究所继承了西北工业大学在航空航天领域良好的研究基础,以大型客机、大型运输机和航空发动机等国家重大工程中面临的冲击动力学问题为背景,集中开展先进结构/材料冲击动力学行为的研究工作,不断发挥人才的综合群体优势,逐渐培养出一个知识结构和年龄层次合理的人才队伍,形成了飞行器先进结构/材料冲击动力学响应分析的基础和创新研究平台。

2.组建意义

大型飞机工程作为中国科技战略发展的16个重大专项之一已于2008年正式启动。“航空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项也已列入“十二五”规划正式立项,这两大重大专项的实施涉及国家重大利益,是我国航空工业发展的一个历史转折点,将会对中国经济和科技发展产生巨大的推动作用。然而大型飞机以及航空发动机的研制也是一个艰巨的历史任务,其涉及技术之复杂,质量和安全性要求之高,涉及的经济利益之大,使得这些项目同样具有极高的风险性。

在我国大型飞机和航空发动机重大专项的研制过程中,结构安全性和动强度设计已成为先进飞机和发动机的一个重要标志。随着航空航天技术的发展,飞行器结构面临着复杂的服役环境,例如:飞鸟、冰雹等离散源的撞击、发动机叶片断裂和机匣包容性设计、应急着陆和水上迫降等,严重影响着飞行器的安全。在这些过程中,飞行器结构和材料承受着瞬态、局部化冲击载荷的作用,撞击物和被撞目标均发生变形,这些问题属于典型的冲击动力学问题,也是飞行器结构动强度的关键问题之一。由于在冲击载荷作用下,材料和结构的变形机理、破坏机制与准静态、疲劳载荷作用下的情况完全不同,因此开展飞行器结构在冲击载荷作用下的力学行为及破坏机理的研究对于飞行器结构抗坠撞设计至关重要。

自上世纪80年代以来,随着对飞行器性能要求的日益提高,材料-结构一体化,“静-动强度”一体化等新的设计思想被国外广泛应用于飞行器结构设计阶段。其中,“材料-结构”一体化设计要求在对材料力学行为和变形机制全面掌握的基础上,根据结构承载特点,通过对材料微观结构优化设计获得满足服役要求的结构材料,实现结构宏观设计与材料微结构精细设计的统一;而“静-动强度”一体化设计则是突破传统飞机结构设计所采用的“静强度设计-动强度校核”的设计流程,在结构设计阶段就充分考虑承受动载荷要求。对结构及材料的冲击动力学行为及其研究方法的掌握,是这些新的设计理念在飞行器结构设计过程中得到应用的基础。

3、研究所的主要研究方向

近年来,立足于提升我国飞行器结构动强度设计的研究目标,围绕先进结构/材料冲击动力学行为研究这一主线,基础研究与工程应用并重,逐渐形成了三个互为补充的特色研究方向:

l 方向一:结构/材料冲击动力学试验技术与方法;

l 方向二:结构/材料的冲击动力学行为;

l 方向三:结构鸟撞、坠撞分析、设计与验证。

其中,结构/材料冲击动力学试验技术与方法着重解决材料高应变率下力学性能参数的测试方法,冲击动力学相关试验技术和方法,以及飞行器结构离散源撞击地面模拟试验验证技术的研究等;结构/材料的冲击动力学行为主要研究飞行器结构/材料及撞击物高变形速率下的力学特性、变形机理和破坏机制,以及本构模型及其参数,以期为结构离散源撞击/坠撞分析及抗坠撞分析、设计提供基本的材料动力学特性数据;结构离散源、坠撞分析、设计与验证则侧重于运用冲击动力学理论和方法解决飞行器结构在坠撞载荷作用下的动强度设计问题,诸如鸟撞、坠毁等具体工程问题。

 

1 团队三个特色研究方向之间的相互关系

 

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