理工学院力学与土木工程系学术报告

 题 目：轻质高强点阵材料及其力学性能研究进展
报告人：范华林（河海大学副教授）
主持人：黄世清博士
时 间：2010年10月27日（星期四）晚上8:40
地 点：蒙民伟理工楼515#
报告内容简介：
点阵材料是一种新型轻质超强韧复合材料。我们对点阵材料的设计原理、点阵构型、制备工艺进行了全面深入的研究，提出了研究点阵材料力学性能的理论方法和试验手段，并分析缺陷对点阵材料力学性能的影响。
自2002年以来，先后设计制备了碳纤维杆系类桁架式点阵材料、碳纤维格栅平板及夹层板结构，以及碳纤维格栅双蒙皮夹层承力筒结构。最主要的创新性成果为利用缠绕与二次固化成型工艺，率先制备了双蒙皮点阵夹层承力筒结构（卫星承力筒）。在研究中主要解决了结构构型设计、设计计算理论、工艺制备等问题。试验表明该结构的承载力和刚度分别是国外同等尺寸和重量的网格加筋筒的4.5倍和5倍。该结构突破了现有航天（火箭、导弹、卫星结构）承力筒结构中加筋结构和蜂窝结构的常规结构形式，具备重量轻、承载力高、刚度大等特点。目前和清华合作正在探讨该结构在大推力火箭、大飞机等重大工程方面的应用，也在探讨该材料在土木工程方面的应用。
欢迎广大师生参加！
报告人简介：
范华林副教授，研究兴趣主要包括复合材料、航空航天结构设计和结构工程及地下防护结构设计等。2006年于清华大学工程力学系获工学博士学位，导师为杨卫院士。2006-2008，于清华大学航天航空学院从事博士后研究工作，合作导师为方岱宁教授。
Ø        研究课题：
2002年以来，在点阵材料研究方面先后参加或主持科研项目13项，先后得到了863基金、教育部科学技术研究重点项目、总装“十一·五”预研课题、清华大学博士创新基金、中国博士后科学基金、国家自然科学基金和国家重点实验室基金等资助。
主持项目：
1）2004-2006，申请并独立完成了清华大学2004年度博士生创新基金项目资助，研究课题为“轻质高强隐身夹层结构”。
2）2007-2008，主持中国博士后科学基金“波在周期点阵材料中的传播”（编号：20060400465）。
3）2008- 2010，主持国家自然科学基金“纺织点阵复合材料设计与力学性能研究”（编号：10702033）。
4）2008-2010，主持863新材料技术课题“轻质高强纺织点阵复合材料设计与制备”（编号：2007AA03Z547）。
5）2008-2009，主持爆炸科学与技术国家重点实验室（北京理工大学）开放基金“轻质点阵复合材料抗冲击性能研究”（编号：KFJJ07-3）。
6）2008- 2010，主持工业装备结构分析国家重点实验室（大连理工大学）开放基金“先进复合材料轻质结构的破坏分析与优化设计研究”（编号：GZ0808）。
7）2009-2010，主持纤维材料改性国家重点实验室（东华大学）开放基金“纤维点阵复合材料拓扑构型研究”（编号：K0820）。
8）2009-2010，主持汽车安全与节能国家重点实验室（清华大学）开放基金“轻质夹层结构能量吸收机理与被动安全防护应用”（编号：KF09132）。
9）2010-2011，主持毫米波国家重点实验室（东南大学）开放基金“吸波点阵复合材料设计、制备与吸波机理研究”(编号：K200908 )。
10）2010-2011，主持先进建筑材料四川省重点实验室（西南科技大学）开放基金“轻质夹层复合材料在工程构筑物加固与修复中的应用研究”(编号：09zxxk05 )。
11）2010- 2011，主持抗震工程技术四川省重点实验室（西南交通大学）开放基金“震后受损国防地下工程结构抗力等级的评价方法研究”。
12）2010-2011，主持岩土力学与堤坝工程实验室（河海大学）开放基金“地下防护结构与土壤相互作用的动力分析”。
13）2010-2011，主持中国人民解放军理工大学预先研究基金“轻质复合材料的多功能化应用基础研究”。
14）2010-2011，主持爆炸科学与技术国家重点实验室（北京理工大学）开放基金“超轻点阵材料水中抗爆性能及其实验技术研究”。
15）2010-2011，主持汽车动态模拟国家重点实验室（吉林大学）开放基金“制式路面车辆通过性机理与试验研究”。
16）2010-2011，主持重大工程灾害与控制教育部重点实验室（暨南大学）开放基金“轻质点阵承力筒柱壳的计算理论与破坏分析”。
17）2010-2011，主持新型纺织材料绿色加工及其功能化教育部重点实验室（武汉科技学院）开放基金“纳米网络状织物复合材料性能预测”。
 
作为主要承担人参加项目：
1）2002-2005年，参加863课题“××××机翼机身点阵材料技术”（秘密），提出了点阵材料的三维穿插编织工艺和嵌锁工艺，制备了炭纤维点阵复合材料；
2）2006年开始，参加教育部科学技术研究重点项目“新型高性能点阵复合材料结构的设计分析与制备技术研究”，主要研究新型结构隐身材料的制备与复合连接件制备技术；
3）2006年开始，参与总装“十一·五”课题“××××材料结构技术”（秘密）。主要承担格栅柱壳结构设计制备、结构分析以及试验测试评估等工作；
4）2004 -2007，参与总装预研课题“××××制式路面通过性评价技术研究”（秘密），完成了课题的基础理论，参与试验设计，提出了制式路面通过性评价的能量方法。
5）2009-2011，负责总参预研课题“××××大跨度地下结构动力性能计算”（秘密）。
6）2010-2011年，参加公安部709反恐重大研究项目，主要负责反恐防爆墙的结构设计与材料性能研究。
 
专利申请：
1）孟凡颢，范华林，杨卫. 缝合点阵复合材料夹层板（实用新型专利，专利号 ZL 2005 2 0018548.5）；
 
发表论文：
2006年以来发表SCI检索源刊论文18篇，其中第1作者或通讯作者论文15篇，主要论文包括：
[1]     Hualin Fan, Daining Fang, Liming Chen, Zheng Dai, Wei Yang. Making and testing of a CFRC sandwich cylinder with Kagome cores. Composite Science and Technology 2009; 69: 2695-2700（SCI）.
[2]     Hualin Fan, Fennian Jin, Daining Fang. Characterization of edge effects of composite lattice structures. Composite Science and Technology 2009; 69: 1896-1903（SCI）.
[3]     Hualin Fan, Fennian Jin, Daining Fang. Uniaxial local buckling strength of periodic lattice composites. Materials & Design 2009; 30: 4136-4145（SCI）.
[4]     Fan HL, Fang DN. Enhancement of mechanical properties of hollow strut foams: Analysis. Materials & Design 2009, 30: 1659-1666（SCI）.
[5]     Fan HL, Fang DN. Modeling and limits of strength of nanoporous foams. Materials & Design 2009, 30: 1441-1444（SCI）.
[6]     Lei Gao, Hongcai Sun, Fengnian Jin, Hualin Fan. Load-carrying capacity of high-strength steel box-sections I: Stub columns. Journal of Steel Constructional Research 2009, 65: 918-924（通讯作者, SCI）.
[7]     Fan HL, Jin FN,Fang DN. Nonlinear mechanical properties of lattice truss materials. Materials & Design 2009, 30: 511–517（SCI, EI）.
[8]     Fan HL, Jin FN, Fang DN. Mechanical properties of hierarchical cellular materials: Part I. Analysis. Composite Science and Technology 2008, 68: 3380-3387（SCI ）.
[9]     Fan HL,Fang DN. Anisotropic mechanical properties of lattice grid composites.Journal of Composite Materials 2008, 42:2445- 2460（SCI）.
[10]Fan HL,Fang DN, Jin FN. Yield surfaces and micro-failure mechanism of block lattice truss materials. Materials & Design 2008, 29: 2038–2042（SCI）.
[11]Fan HL, Jin FN,Fang DN. Mechanical properties of lattice grid composites.Acta Mechanica Sinica 2008, 24: 409-418（SCI）.
[12]Fan HL, Yang W, Chao Z M. Microwave absorbing composite lattice grids. Composite Science and Technology 2007, 67: 3472-3479（SCI）.
[13]Fan HL, Meng F, Yang W. Sandwich panels with Kagome lattice cores reinforced by carbon fibers. Composite structures 2007, 81(4): 533-539（SCI）.
[14]Fan HL, Meng F H, Yang W. Mechanical behaviors of carbon fiber reinforced lattice materials and bending effects. Archive of Applied Mechanics 2006, 75(10-12): 635-647（SCI）.
[15]Hualin Fan, Wei Yang. The equivalent continuum method of lattice structures. Acta Mechanica Solida Sinica 2006, 19(2): 103-113（SCI）.
[16]Yihui Zhang, Hualin Fan, Daining Fang. Constitutive relations and failure criterion of planar lattice composites. Composite Science and Technology 2008, 68: 3299-3304（SCI ）.
[17]Xiangming Zhang, Nianke Ma, Hualin Fan, Guodong Niu, Wei Yang. In vivo mechanical study of helical cardiac pacing electrode interacting with canine myocardium. Acta Mechanica Sinica 2007, 23(3): 275-280（SCI）.
[18]Zhang Xiangming, Niu GuoDong, Ma Nianke, Fan Hualin, Zhao Yong, Yang Wei. In vivo characterization of attachment safety between cardiac pacing lead and canine heart muscle. Acta Mechanica Solida Sinica 2007, 20(3): 189-197（SCI）.
[19]范华林, 孟凡颢, 杨卫. 炭纤维格栅结构力学性能研究. 工程力学2007, 24(5): 42-46（EI）.
[20]范华林, 杨卫, 等. 新型炭纤维点阵复合材料设计与制备. 航空材料学报2007, 27(1): 46-50（EI）.
[21]范华林, 刘福君. 厢式路面体系车辆通过性机理研究. 农业机械学报2007, 38(2): 34-37（EI）.
[22]范华林, 刘福君, 甘智海. 车辆-路面器材相互作用机理研究. 兵工学报2007, 28(1): 28-32（EI）.
[23]范华林, 方岱宁. 胞元材料拓扑构型与力学性能的相关性. 清华大学学报2007, 47(11): 2072-2075（EI）.
[24]范华林, 屠义强. 以能量方法评价快速路面车辆通过性. 农业机械学报2007, 38(9): 42-45（EI）.
[25]Fan HL, Yang W, Wang B, et al. Design and manufacturing of a composite lattice structure reinforced by continuous carbon fibers. Tsinghua Science and Technology 2006, 11(5): 515-522（EI）.
[26]范华林, 陈平. 电磁热效应理论在薄板止裂技术上的应用. 兵工学报2005, 26(6): 791-794（EI）.
[27]范华林, 方岱宁. 格栅结构力学性能研究进展. 力学进展2008, 38(1): 1-18.
[28]范华林, 杨卫. 轻质高强点阵材料及其力学性能研究进展. 力学进展2007, 37(1): 99-112.
 

作者：吉念宁