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力学实验室

发布日期:2024-11-06 16:31:29 【 返回 】

       力学实验室是一个专注于从事先进材料与结构的力学行为研究的理论和实验基础。依托学院教育部重点实验室平台,在先进材料力学行为研究硬件,拥有热压罐、热压机、光刻机等多种工艺设备以及多种型号的万能实验机、动态应变仪、高速摄影系统,金相显微镜、场发射扫描电镜、透射电镜等设备,能够满足项目涉及到的先进材料工艺制备以及宏观和微观层次的表征、观察与分析的需要。在数值仿真方面,可进行大规模有限元计算、多物理场仿真和分子动力学模拟等,现有ABAQUS、COMSOL、DIGMAT、LAMMPS、VASP、MATERIALS STUDIO、MATLAB、CATIA、ANSYS等计算分析软件,能够满足先进材料力学建模所需的计算资源需求,为科学研究提供技术基础和研究平台保障,实验室为工程领域的科研、教学和产业应用提供了重要支持。

       实验室主要研究方向:

       智能健康监测:开展轨道无损监测研究,被广泛应用于航空、航天及其他重要装备中,然而其力学行为复杂,在多场耦合作用下损伤易发且形式多样,需要开展在线监测研究,多样的监测信息为先进材料结构健康监测提供了丰富素材,也为其理性实施带来了巨大阻碍,如何有效利用信息、融合信息是制约先进材料结构健康监测有效实施的一大瓶颈。因此建立高精度数值模型对先进材料结构的多场耦合行为形成准确的先验信息,结合实际监测信号,通过信息融合方法实现全信息结构健康监测,具有重要的学术意义和应用价值。本项目针对以上瓶颈问题,系统地研究了先进材料结构全信息健康监测方法,涉及正问题建模与反问题健康监测两方面

       先进材料及结构力学行为研究。包括先进材料制备:实验室主要进行高性能先进材料的制备,包括碳纤维增强先进材料、玻璃纤维增强材料及其他多种基体材料的制备工艺。通过马弗炉和烘箱等高温设备,材料的固化、烧结、热处理等工艺得到精确控制,以优化其力学性能和热稳定性;充放电性能测试:实验室配备了充放电测试仪器,用于研究先进材料在储能领域的应用。通过充放电循环测试,评估材料的电化学性能,包括比容量、能量密度、循环寿命和效率等指标,为结构储能先进材料的开发提供实验支持;材料结构设计优化:通过对先进材料在不同制备条件下的微观结构分析,实验室致力于优化材料的制备工艺,提升其强度、韧性和耐久性。同时,研究先进材料的界面行为以及各类增强材料的复合效果。

       高温环境下材料力学性能评价:通过马弗炉和烘箱模拟高温环境下的工艺条件,实验室能够评估先进材料的热稳定性、抗氧化性和高温力学性能。通过高温还可以出去碳纤维平纹织物中的粘结剂,为后面的电极改性提供支持。

       主要实验设备:

       微拉力试验机:主要用于先进材料力学性能可靠性评价

       微波功率源:用于微波探伤

       马弗炉:用于高温热处理工艺,如材料的烧结、煅烧和热处理,最高温度可达1200°C,保证材料的高温稳定性。

       烘箱:用于低温固化和干燥处理,保证材料的湿度控制及预处理。

       充放电测试仪:用于研究储能材料的电化学性能,特别是先进材料在电池、超级电容器等储能领域的应用。

       应用领域:

       实验室的研究成果主要应用于轨道交通、航空航天、储能装置、汽车制造、电子设备等领域,重点关注高性能先进材料在极端环境下的可靠性和长寿命表现。

       实验室还积极与国内外高校及铁路、航空航天等企业合作,推动先进材料力学研究创新和产业化应用,为相关行业的技术进步提供重要的实验支持。