輕質合金的案例
大連理工《Scripta Mater》：新型輕質高強、低成本共晶高熵合金！
迄今為止，廣泛用于燃氣渦輪發動機和航空發動機的傳統鎳基高溫合金的最高使用溫度已達到其熔點的80%。因此，這些高溫合金已無法滿足工作溫度進一步升高而產生的更嚴苛的使用要求。共晶高熵合金(EHEAs)結合了高熵合金(HEAs)和共晶合金的優點，并表現出可控的、接近平衡的微觀結構，可以抵抗溫度變化直至共晶點，是高溫下應用的絕佳候選者。EHEA具有良好的可鑄性，可以通過直接鑄造制成工業規模的鑄件。因此這種EHEA因其卓越的強度和延展性而受到關注。
已有報道的EHEAs中觀察到的共晶相，發現它們主要由面心立方(FCC)和B2相或FCC和Laves相組成。在這些相中，FCC相具有延展性，但強度較低。B2相具有較高的室溫強度，但在高溫下的抗蠕變性較差。Laves相有多種晶體結構，但最穩定的結構仍不清楚。Laves相隨著溫度和外加應力的變化而發生轉變并具有室溫脆性，使EHEAs中難以控制其微觀結構和性能。因此，仍沒有開發出適合高溫下應用的EHEAs。
大連理工大學的研究人員開發了一種質輕且成本低的大塊共晶高熵合金，鑄態表現出更高的室溫、高溫硬度和比屈服強度，性能高于大多數已有報道的EHEAs、難熔HEAs和傳統合金。相關論文以題為“A novel bulk eutectic high-entropy alloy with outstanding as-cast specific yield strengths at elevated temperatures”發表在Scripta Materialia。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114132
研究發現AlCr1.3TiNi2合金由BCC和L21相組成。
展開 基于Ansys Workbench的三葉螺旋槳雙向流固耦合分析
因此目前多使用質量小的復材或輕質合金作為螺旋槳制造原料。隨之而來的問題是，這種新型材料的剛度較低，高速轉動時產生的變形會影響螺旋槳的推進效果，因此有必要考慮輕質螺旋槳的流固耦合效應。基于以上，本文以Ansys Workbench為平臺，集成Fluent、Transient Structural和System Coupling對某直徑為8m的三葉螺旋槳進行了雙向流固耦合分析，對關鍵步驟給出了詳細說明。
FSI.pdf
技術 | 攪拌摩擦焊在大型運輸機和新型戰斗機中的應用
鋁合金和鎂合金為代表的輕質合金是航空器和航天器的主要結構材料之一。然而這些輕質合金的可焊性都很差，在飛機中應用攪拌摩擦焊技術是飛機制造技術發展的趨勢之一，同時，攪拌摩擦焊也將在自動化、數字化和柔性化方面得到突破。今年12月，中國兵器工業集團武漢重工集團也于近日與航天科技集團首都航天機械公司簽訂了重型運載火箭大型薄壁貯箱的攪拌摩擦焊設備訂單。這標志著在經歷了15年的漫長積累之后，我國的攪拌摩擦焊技術從實驗室走向了實踐。
01
攪拌摩擦焊的應用發展現狀
傳統飛機結構中主要是采用鉚接和螺栓連接，只有少數結構才使用焊接技術，因為傳統飛機上使用的材料多以輕金屬鋁合金為首，而鋁合金使用釬焊或氬弧焊等傳統焊接技術得到的接頭強度較低或容易出現裂紋等缺陷，因此焊接結果不理想。
為了能提高飛機的質量和性能，需要開發出新的連接技術用來代替傳統的焊接技術應用在航空上。1991 年英國焊接研究所(TWI)發明了攪拌摩擦焊技術，該技術在焊接科學技術的發展史上具有重要的意義。攪拌摩擦焊技術的出現，消除了鋁合金等其它不能被電弧焊所焊接的缺點，其技術特點和潛在的經濟效益已經在航空航天等很多領域發揮了作用。在攪拌摩擦焊的基礎研究方面，全球范圍內都在迅速開展。
攪拌摩擦焊作為實現金屬結構整體化制造方法之一得到了深入研究和開發，已經在飛機制造中得到應用，如波音公司用攪拌摩擦焊實現了C17 和 C130 大型軍用運輸機貨艙地板的制造，空客公司在 A320 中央翼盒、A340 機翼承力墻、A350 飛機機身蒙皮等結構中應用了攪拌摩擦焊技術。美國月蝕公司甚至制造出了全攪拌摩擦焊商務飛機。
展開 如何對高壓比例閥進行快速響應改造？
輕量化閥芯與流道優化
通過有限元分析與拓撲優化，采用高強度輕質合金制造閥芯，降低運動部件質量，從而減少慣性延遲，同時優化內部流道結構，減小湍流與壓力損失，提高流量響應速度。
4. 增強反饋機制
加裝高精度位置傳感器（如LVDT或磁致伸縮傳感器），構建全閉環控制系統，實時監測閥芯位移并動態調整驅動信號，大幅提升重復定位精度與抗干擾能力。
三、諾冠專業支持助力高效改造
作為高壓比例閥領域的權威供應商，IMI Norgren不僅提供全系列高性能產品，更擁有專業的應用工程團隊，可為客戶提供從診斷評估、方案設計到安裝調試的一站式改造服務，無論是存量設備升級還是新項目開發，諾冠都能確保系統在高壓工況下實現毫秒級快速響應。
選擇諾冠，即是選擇可靠、高效與未來兼容的流體控制解決方案，立即聯系我們的技術專家，開啟您的比例閥性能躍升之旅！
展開 
燃燒器的五大結構詳解
殼體的組成材料一般為高強度輕質合金鑄件。
風機馬達：主要為風機葉輪和高壓油泵的運轉提供動力，也有一些燃燒器采用單獨電機提供油泵動力。某些小功率燃燒器采用單相電機，功率相對較小，大部分燃燒器采用三相電機，電機只有按照確定的方向旋轉才能使燃燒器正常工作。
風機葉輪：通過高速旋轉產生足夠的風壓以克服爐膛阻力和煙囪阻力，并向燃燒室吹入足夠的空氣以滿足燃燒的需要。它由裝有一定傾斜角度的葉片的圓柱狀輪子組成，其組成材料一般為高強度輕質合金鋼，也有注塑成形的產品，所有合格的風機葉輪均具有良好的動平衡性能。
風qiang火管：起到引導氣流和穩定風壓的作用，也是進風通道的組成部分，一般有一個外套式法蘭與爐口聯接。 其組成材料一般為高強度和耐高溫的合金鋼。
風門控制器：是一種驅動裝置，通過機械連桿控制風門檔板的轉動。
一般有液壓驅動控制器和伺服馬達驅動控制器兩種，前者工作穩定，不易產生故障，后者控制精確，風量變化平滑。
風門檔板：主要作用是調節進風通道的大小以控制進風量的大小。 其組成材料有注塑和合金兩種， 注塑檔板一般為單片形式， 合金檔板有單片、雙片、三片等多種組合形式。
擴散盤：其特殊的結構能夠產生旋轉氣流， 有助于空氣與燃料的充分混合，同時還有調節二次風量的作用。
2、點火系統
點火系統的功能在于點燃空氣與燃料的混合物，其主要部件有：點火變壓器、點火電極、電火高壓電纜。
點火變壓器：是一種產生高壓輸出的轉換元件，其輸出電壓一般為：2× 5KV、 2× 6KV、 2× 7KV，輸出電流一般為 15~30mA。
點火電極：將高壓電能通過電弧放電的形式轉換成光能和熱能， 以引燃燃料。一般有單體式和分體式兩種。
電火高壓電纜：其作用是傳送電能。
3、監測系統
監測系統的功能在于保證燃燒器安全的運行， 其主要部件有火焰監測器、壓力監測器、監測溫度器等。
展開 燈具UL認證 燈具UL認證測試
燈具UL認證要求有：
1、光源，電器全部采用德國品牌，功率因數大于0.9，壽命更長、性能更穩定，透光性好，同等功率亮度提高10%-20%，省去了頻繁更換燈泡的煩惱和不便；
2、透明件經過優化設計處理，光線柔和、照度均勻，無重影，有效的避免作業眼睛不適和疲勞感；
3、外殼采用輕質合金材料并經過靜電噴涂處理，耐磨抗腐、防水防塵，可在惡劣環境下使用；
4、精巧的結構設計，散熱性能好，有效降低了燈體溫度，提高了燈具使用壽命；
5、重量輕體積小，美觀，操作簡單方便。
固定式燈認證所需提供的那些資料：
1.型號差異列表
2.產品說明書
3.產品BOM表
4.LED電路原理圖，PCB絲印布局圖
5.燈珠規格書
6.燈珠板電路原理圖以及絲印布局圖。
7.關鍵元器件CDF
8.產品的標簽
9.產品零部件圖紙。
固定式燈所需做的測試項目：
1.輸入測試（標稱限值+/-10)
2.溫升測試
3.耐壓測試（I類2U+1000,II類2500V）
4.接地連續性測試 （其電阻值不超過0.5歐)
5.吊重測試 （4倍重力，測1H)
6.淋雨測試（4H不進水,單項目測試7000RMB/型號）
7.潮態測試（93%濕度，溫度25，168H)
8.異常測試
9.塑料的應力消除（特定溫度TE=TI+10)
10.沖擊測試
特別注意固定式燈測試容易失敗的地方：
1.輸入測試。
2.溫升測試（特別是驅動的TC容易超溫）
3.沖擊測試
4.淋雨測試（很重要，也特別容易失敗）
認證周期：一般無需整改的情況一般3-4周！
費用：不能按系列收費，是每增加一個型號增加收費！每季度審廠（4次/年）還有檔案維護費用！
展開 西安交大：新型鋁合金性能提高2-3個數量級！
特別地，當今航空航天、交通運輸等重要領域內的許多部件/構件服役溫度逐漸跨越到250℃-400℃的范圍，但相應的輕質合金材料卻難以承受其“高溫”。相對于其它輕質金屬材料，鋁合金是最有希望在該溫度范圍內使用的輕合金。但是在傳統鋁合金中，其賴以強化的納米第二相顆粒在250℃以上溫度時將會發生嚴重的粗化，強化效果損失嚴重。
在同時外加應力的高溫蠕變情況下，傳統鋁合金材料將發生快速軟化、導致最終的失穩。如何提高納米第二相顆粒的高溫穩定性、進而改善鋁合金的抗高溫蠕變性能，成為了鋁合金甚至是輕合金體系“卡脖子”的難題。
近日，西安交通大學金屬材料強度國家重點實驗室博士生高一涵、楊沖與青年教師張金鈺在劉剛和孫軍教授的指導下，與美國約翰霍普金斯大學馬恩教授、重慶大學曹玲飛教授合作，在新型抗高溫蠕變鋁合金材料的研發上取得了突破。他們基于納米第二相顆粒界面原子偏聚的微觀組織設計思想，通過在原子層次解析不同溶質原子之間的交互作用，借助相關的熱力學/動力學分析，選用常見的Al-Cu合金并結合Sc元素的微合金化作用，在巧妙的熱處理工藝下，實現了Sc原子在Al2Cu強化相顆粒界面的高濃度偏聚，相當于給Al2Cu強化相顆粒穿上了一件“外衣”，顯著地抑制了該顆粒在高溫下的粗化長大。
圖1 巧妙的熱處理工藝
圖2 組織表征
同時還額外析出了穩定的Al3Sc顆粒，使得這兩類本來不在相同時效溫度范圍內析出的強化相顆粒和諧地共存。這種微觀組織結構讓普通的Al-Cu合金不再普通，而是具有了超常的抗高溫蠕變性能：在300℃以及大于30MPa外加應力的苛刻蠕變環境下，可安全服役長達350小時以上；如果外加應力在20MPa以下，蠕變壽命可超過2000小時。
展開 3D打印超級雙相不銹鋼，Sandvik和BEAMIT強強合作
BEAMIT開發3D打印輕質鈦合金Ti6242工藝
2. 全球擴張！BEAMIT收購金屬3D打印服務提供商3T Additive Manufacturing
3. Sandvik and BEAMIT launch 3D printed super duplex to themarket – Osprey? 2507 components outperforming several traditional counterparts
全球3D打印產品庫收錄一批新產品啦，請進入微信小程序
【9月12-14日 北京】車身輕量化性能集成技術高級培訓班
整車重量目標的設定、過程管控和目標達成一直以來都是各主機廠面臨的挑戰，如何讓輕量化目標（整車目標）在成本、性能、工程化等都能滿足的前提下和主機廠的整車開發流程成為一體并能夠得到統一一致的管控一直都是一個挑戰，由于整車重量與整車的18項屬性汽車輕量化是一個復雜、繁瑣的系統工程，在車輛設計、生產制造過程中大量輕量化關鍵技術如輕質合金、復合材料、新的設計、新的工藝等等的引入，但是輕量化目標的設定、重量管理、輕量化技術的工程化和落地性等等的關鍵路徑管理和Know-How，才能更加有效推動輕量化工作的落地見效。
為了推動輕量化技術在產品開發中的應用，提高我國汽車工業的輕量化技術水平，提升中國汽車制造業的核心競爭力，特邀請汽車輕量化技術領域資深專家為本次培訓系統授課，專家將攜帶大量技術案例和學員交流的同時針對現場提出的相關問題分享自己在輕量化領域的經驗體會。
參加對象
本次培訓試用于各主機廠及零部件的工程開發人員和輕量化性能集成負責人員。
主講專家
資深專家1：科技部專項評審專家、教授、國內某新能源汽車公司研究院副院長。擁有多年的海內外相關領域豐富的工作經驗，曾先后擔任歐洲某公司產品設計工程師及經理；國內某大型主機廠、總工程師、技術總監、以及某大型鋼鐵公司董事、副總經理等職。對汽車輕量化技術有著獨到的專家技術，是輕量化領域的主要帶頭人之一。在整車開發過程中，從輕量化技術路線的開展，整車輕量化目標的定義及分解，整車重量目標及輕量化技術的實施及管控等建立的自己獨創的流程及模型，將輕量化技術作為重量屬性之一、建立了一個完整的閉環屬性及實施規范，在推進輕量化技術的落地及實施有著豐富的經驗。在輕量化材料、結構優化及工藝領域，開展了許多大量的前瞻性工作，并在許多國際國內學會中擔任主要職務。
展開 技術干貨丨基于仿真驅動的座椅結構正向設計方法研究
鎂合金作為一種輕質合金，其密度約為1.8g/cm3，遠低于鋼的7.85g/cm3。雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。為此，提出了一種基于多學科多工況拓撲優化的方法，該方法在概念設計階段綜合考慮模態、剛度和沖擊工況等關鍵因素，通過仿真驅動設計優化，平衡性能、成本和重量。
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座椅性能分析
在座椅結構正向設計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。如國家標準要求的汽車安全帶固定點及 ISOFIX 固定點系統及上拉帶固定點強度，C-IASA 或 C-NCAP 要求的沖擊強度，以及座椅骨架的靜態剛強度等。這些工況包括靜態負載、動態沖擊、振動等方面。
其中靜態負載工況主要考察座椅需要承受乘客的靜態重量，并保持結構的穩定性和耐久性。通過仿真分析，可以評估座椅在靜態負載下的應力分布和變形情況，確保結構的安全性和可靠性。如圖1所示，坐墊向下強度分析工況。要求坐墊骨架和骨架支架在受載后無破裂，高度調節結構和滑道鎖止結構無破裂，滑軌鎖止機構不失效，并可以打開。其他工況還包括靠背靜強度、頭枕靜強度、扭轉剛強度、橫向剛強度、側向剛強度、安全帶固定點強度等。
動態沖擊工況主要考察車輛在行駛過程中，座椅可能會受到來自不同方向的動態沖擊，如急剎車、碰撞等。通過仿真分析，可以模擬這些沖擊工況，評估座椅的吸能能力和乘客的保護效果。如圖2所示，正面碰撞分析工況。模擬車輛在正面發生碰撞時，座椅對乘客的保護效果。分析重點包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。
展開 技術干貨丨基于仿真驅動的座椅結構正向設計方法研究
鎂合金作為一種輕質合金，其密度約為1.8g/cm3，遠低于鋼的7.85g/cm3。雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。為此，提出了一種基于多學科多工況拓撲優化的方法，該方法在概念設計階段綜合考慮模態、剛度和沖擊工況等關鍵因素，通過仿真驅動設計優化，平衡性能、成本和重量。
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座椅性能分析
在座椅結構正向設計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。如國家標準要求的汽車安全帶固定點及 ISOFIX 固定點系統及上拉帶固定點強度，C-IASA 或 C-NCAP 要求的沖擊強度，以及座椅骨架的靜態剛強度等。這些工況包括靜態負載、動態沖擊、振動等方面。
其中靜態負載工況主要考察座椅需要承受乘客的靜態重量，并保持結構的穩定性和耐久性。通過仿真分析，可以評估座椅在靜態負載下的應力分布和變形情況，確保結構的安全性和可靠性。如圖1所示，坐墊向下強度分析工況。要求坐墊骨架和骨架支架在受載后無破裂，高度調節結構和滑道鎖止結構無破裂，滑軌鎖止機構不失效，并可以打開。其他工況還包括靠背靜強度、頭枕靜強度、扭轉剛強度、橫向剛強度、側向剛強度、安全帶固定點強度等。
圖1坐墊向下強度工況
動態沖擊工況主要考察車輛在行駛過程中，座椅可能會受到來自不同方向的動態沖擊，如急剎車、碰撞等。通過仿真分析，可以模擬這些沖擊工況，評估座椅的吸能能力和乘客的保護效果。如圖2所示，正面碰撞分析工況。模擬車輛在正面發生碰撞時，座椅對乘客的保護效果。分析重點包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。
展開 
汽車輕量化關鍵技術的發展現狀及前景
目前，實現汽車輕量化主要有三種途徑：⑴結構優化，使部件薄壁化、中空化、小型化或復合化；⑵新材料的使用，如高強度鋼、鋁、鎂合金及一些非金屬材料的使用；⑶工藝的改進，主要包括成形技術和連接技術。
輕量化結構設計
從車身結構方面實現輕量化，主要有整體車身的拓撲優化設計、尺寸形狀再優化。拓撲優化為基于經驗目標函數的宏觀優化，尺寸形狀再優化和材料布局優化則為局部的調整細化。
拓撲優化設計是在給定的空間范圍內，通過不停地迭代，重新規劃材料的分布和連接方式，將車身整體中的冗余部分去掉，使部分零部件薄壁化、中空化，完成宏觀層面的拓撲優化。拓撲優化是數學運算方法和有限元分析的有效結合。
尺寸形狀優化是在確定了車身結構參數和材料分布的前提下展開的，主要對各個桁架結構進行橫截面積、幾何尺寸以及節點位置尋求最優解，在達到保證基本剛度要求的前提下車身重量最小。尺寸優化是建立在數學模型之上得到的最優解，可作為拓撲優化的進一步完善和提高。
輕量化材料的使用
輕質新材料的應用是汽車實現輕量化的關鍵。為實現輕量化，世界各大汽車生產商和材料生產廠家一直致力于輕量化材料的研發，輕量化材料應用的多少已經成為衡量汽車生產技術和新材料開發水平的重要標準之一。目前用于汽車輕量化的新材料主要分為金屬材料和非金屬材料。
金屬材料
金屬材料主要是高強度鋼和輕質合金。使用高強鋼、鋁合金、鎂合金，車體重量可分別減輕15%～25%、40%～50%和55%～60%。目前，高強度鋼主要被應用于汽車結構件、安全件、前后保險杠等部位；鋁合金主要應用在車身結構材料的替換上；鎂合金主要應用在零部件上，其中包括殼體類與支架類零部件。
高強度鋼具有強度高、質量輕、成本低等特點，有助于汽車的輕量化，而且能夠提高安全性。所以，汽車用高強度鋼已成為頗具競爭性的輕量化材料。
展開 技術干貨丨基于仿真驅動的座椅結構正向設計方法研究
鎂合金作為一種輕質合金，其密度約為1.8g/cm3，遠低于鋼的7.85g/cm3。雖然鎂合金的力學性能低于鋼，但在比強度和比模量方面具有明顯優勢，且具有良好的鑄造性和較低的比熱容，適合用作輕量化座椅骨架材料。
傳統座椅設計方法依賴經驗試錯，耗時長且成本高，難以全面考慮各種工況。為此，提出了一種基于多學科多工況拓撲優化的方法，該方法在概念設計階段綜合考慮模態、剛度和沖擊工況等關鍵因素，通過仿真驅動設計優化，平衡性能、成本和重量。
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座椅性能分析
在座椅結構正向設計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。如國家標準要求的汽車安全帶固定點及 ISOFIX 固定點系統及上拉帶固定點強度，C-IASA 或 C-NCAP 要求的沖擊強度，以及座椅骨架的靜態剛強度等。這些工況包括靜態負載、動態沖擊、振動等方面。
其中靜態負載工況主要考察座椅需要承受乘客的靜態重量，并保持結構的穩定性和耐久性。通過仿真分析，可以評估座椅在靜態負載下的應力分布和變形情況，確保結構的安全性和可靠性。如圖1所示，坐墊向下強度分析工況。要求坐墊骨架和骨架支架在受載后無破裂，高度調節結構和滑道鎖止結構無破裂，滑軌鎖止機構不失效，并可以打開。其他工況還包括靠背靜強度、頭枕靜強度、扭轉剛強度、橫向剛強度、側向剛強度、安全帶固定點強度等。
圖1坐墊向下強度工況
動態沖擊工況主要考察車輛在行駛過程中，座椅可能會受到來自不同方向的動態沖擊，如急剎車、碰撞等。通過仿真分析，可以模擬這些沖擊工況，評估座椅的吸能能力和乘客的保護效果。如圖2所示，正面碰撞分析工況。模擬車輛在正面發生碰撞時，座椅對乘客的保護效果。分析重點包括座椅的吸能性能、安全帶的約束效果等。
展開 航空航天鋁合金材料發展方向及工藝處理
超高強鋁合金一般指屈服強度在500MPa以上的鋁合金，常見的就是牌號為7系列的超硬鋁。該系列鋁合金最初是在航空航天的應用背景下研發的，目前已發展成為世界各國軍、民用飛機的主要結構材料，在飛機結構件中占到70-80%比重，并在很多領域替代了昂貴的鈦合金，成為不可缺少的重要輕質結構材料。隨著現代航空航天領域，核工業，交通運輸業的持續發展，對結構件的綜合性能提出了更高的要求，集質輕、高強、高韌、高斷裂韌性、抗應力腐蝕能力于一身的新一代超高強鋁合金無疑是首選方案。
航空航天用鋁合金發展背景及現狀
鋁合金作為一種較為成熟的輕質高強合金材料在航空航天中的使用量巨大，鋁合金材料一般作為結構材料使用，比鋼有更高的比強度和更優異的加工性能。
航空航天領域主要發展高強、高韌性和耐腐蝕性強的鋁合金材料以滿足航空航天嚴苛的使用條件，應用比較多的為2000系和7000系鋁合金，在高強鋁合金的基礎上進行工藝的改良和材料配方的改進，通過粉末冶金、噴射成型等創新的生產工藝發展性能更優異的輕質鋁合金材料，開展鋁基復合材料及超塑性鋁合金材料相關研究。
在輕質高強鋁合金的發展應用過程中，應力腐蝕問題是伴隨鋁合金的整個應用發展史之中的主要問題，如何削弱或延緩高強度鋁合金在使用過程中的應力腐蝕問題，成為鋁合金應用過程中的主要難題。
展開 汽車碰撞安全與輕量化研發中的若干挑戰性課題
我們基于精細化的材料力學行為表征（圖8），揭示了中高應變率范圍內輕質合金和高強鋼材料力學特性的變化規律，建立了考慮應變率和應力狀態耦合影響的輕質合金塑性和斷裂表征方法[31-34]；提出了多級應變率下某類高強鋼的統一塑性硬化主曲線理論，由此建立了該類材料的應變率相關塑性硬化特性表征方法[35]；與MIT合作研究發展的MMC斷裂準則預測斷裂位移的精度，比常規的彈塑性材料模型的精度提高了55%以上；揭示了應變率、溫度與應力狀態對熱塑性高分子材料屈服、流動和斷裂特性的影響規律，建立了完整的熱塑性高分子材料大變形和斷裂力學行為表征方法[36-37]；針對碳纖維三維編織復合材料，通過試驗和仿真，我們研究了編織和鋪層形式對碳纖維復合材料結構耐撞性能的影響[38-39]。
圖8 輕量化材料的塑性變形和斷裂行為及失效預測技術
在結構連接接頭碰撞失效研究中（圖9），開發了沖擊韌化環氧膠粘劑的應變率相關材料模型和失效準則[40]，提出了點焊接頭拉拔失效的等效模擬方法[41]，建立了點焊與膠接復合連接接頭的高效率仿真模型[42-43]，揭示了點焊和膠接連接在典型載荷作用下的互補機制，證明點焊在膠層裂紋擴展中發揮了有效的止裂作用，膠層則顯著緩解了結構性能對點焊數量的依賴程度[42-43]，為膠焊連接的輕量化車身設計提供了理論依據。針對點焊部件的碰撞失效，探明了隨加載速率和加載模式變化的點焊接頭失效模式轉變規律、內在機理及其與點焊工藝條件的關聯性，揭示了焊點排布對薄壁結構變形模式和吸能特性的影響規律[44]。
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