軍用新材料技術(shù)及其應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-01-03 20:27 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 料數(shù)據(jù)管理范圍含蓋金屬及金屬基復(fù)合材料，陶瓷及陶瓷基復(fù)合材料，高分子結(jié)構(gòu)及高分子基復(fù)合材料，電子、光學(xué)及光電子材料，環(huán)境保護及特殊功能材料等五大類；既有處于實驗和開發(fā)階段的材料數(shù)據(jù)，也含有許多已知、成熟、有價值的材料信息。（ 3）由材料和信息技術(shù)兩方面專家合作從事數(shù)據(jù)收集、評估、包裝、標(biāo)準實施、數(shù)據(jù)庫開發(fā)等。注重服務(wù) ，服務(wù)范圍包括技術(shù)咨詢、調(diào)查、培訓(xùn)，相關(guān)材料技術(shù)報告的匯編、出版和發(fā)行等。 2． 我國航空材料數(shù)據(jù)庫的歷史經(jīng)驗 [ii] 自 80 年代以來，我國航空工業(yè)也著手建立各種材料數(shù)據(jù)庫，例如國防示范庫，腐蝕數(shù)據(jù)庫，航空材料手冊庫，機載材料數(shù)據(jù)庫，引進材料數(shù)據(jù)庫， XX 工程材料數(shù)據(jù)庫，復(fù)合材料庫等?？偨Y(jié)起來，（ 1）把建設(shè)數(shù)據(jù)庫作為一個內(nèi)向的科研項目 ，沒有深入了解用戶的需求和工作方式，也沒有與用戶進行有效的溝通，用戶認知度低。（ 2）沒有真正認識到數(shù)據(jù)的質(zhì)量是數(shù)據(jù)庫有用的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫的作用是有效地管理和使用數(shù)據(jù)，結(jié)果是無用數(shù)據(jù)長期壓庫。（ 3）數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計沒有利用信息技術(shù)的發(fā)展和及時更新，往往是數(shù)據(jù)庫建成后很快老化、報廢。（ 4）缺乏有效的長期運行機制，數(shù)據(jù)庫課題結(jié)束，數(shù)據(jù)庫的使命也隨之結(jié)束。（ 5）不具備計算機網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)施和方便互通的網(wǎng)絡(luò)使用環(huán)境。（ 6）服務(wù)意識模糊，開放意識淡薄。（ 7）數(shù)據(jù)管理的諸多方面，如系統(tǒng)性、準確性、可靠性、可追溯性、安全性、知識產(chǎn)權(quán) 保護、授權(quán)訪問應(yīng)用等未予以充分考慮，數(shù)據(jù)來源和應(yīng)用范圍受到了制約。 2． 復(fù)合材料數(shù)據(jù)的特殊性 [iii] 根據(jù)美國軍用復(fù)合材料手冊（ MILHDBK17F），先進復(fù)合材料技術(shù)和復(fù)合材料數(shù)據(jù)的特點包括（ 1）復(fù)合材料包括基體和增強材料，性能表征必須從組分開始。（ 2）由于復(fù)合材料的失效機理與金屬材料完全不同，金屬的性能測試方法基本上都不 適用于復(fù)合材料；同時復(fù)合材料還有很多特殊的性能表征要求，特別是濕熱和抗沖擊性能。（ 3）復(fù)合材料是可設(shè)計材料（不同比例、不同纖維方向的鋪層），其基本結(jié)構(gòu)元素 190。層壓板的性能表征非常復(fù)雜。（ 4）復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與材料同步形成，材料和工藝的變異性對材料（同時也是結(jié)構(gòu)）性能具有重要影響。（ 5）國際范圍仍缺乏復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計和使用經(jīng)驗，必須采用積木式的試驗驗證（性能表征包括組分、單層、層壓板、結(jié)構(gòu)元件和組合件等），因此試驗種類和數(shù)量遠超過金屬。（ 6）復(fù)合材料性能數(shù)據(jù)必須包括：材料篩選、材料取證、材料驗收、材料等同性 和結(jié)構(gòu)證實。此外， MILHDBK17F 還要求（ 7）對不同批次、不同時間、不同實驗室的同一復(fù)合材料體系的試驗結(jié)果的數(shù)據(jù)可追蹤性，不同厚度數(shù)據(jù)的歸一化處理，異常數(shù)據(jù)的剔除原則，數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理的方法等原則和操作步驟；（ 8）除單獨性能表征的標(biāo)準化外，針對材料篩選、材料取證、材料驗收、材料等同性和結(jié)構(gòu)證實等，分別給出試驗矩陣。 2． 復(fù)合材料的測試技術(shù)與測試標(biāo)準技術(shù)體系 建立復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫，復(fù)合材料測試技術(shù)標(biāo)準必須先行。由于復(fù)合材料性能表征是復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)研制與生產(chǎn)的重要組成部分，如此復(fù)雜多變的內(nèi)容對其質(zhì) 量保證和結(jié)構(gòu)驗證有著極其重要的影響，同時也占了其研制和生產(chǎn)成本和時間的很大比重，因此復(fù)合材料性能表征及其標(biāo)準化一直是復(fù)合材料界的主要研究領(lǐng)域之一。標(biāo)準化包含兩方面內(nèi)容，即性能表征的范圍和方法（包括試驗標(biāo)準、數(shù)量及數(shù)據(jù)處理方法等）及針對不同應(yīng)用情況建議的試驗矩陣。隨著復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)研究的深入與應(yīng)用的不斷擴大，標(biāo)準化的研究也在不斷深入和發(fā)展。 MILHDBK17 及 ASTM D30 下屬復(fù)合材料標(biāo)準陸續(xù)不斷地更新和內(nèi)容不斷地增添，就反映了美國復(fù)合材料界在這方面的研究進展。 2． 數(shù)據(jù)庫建設(shè)與知識管理系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫的核心是優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)和高效的數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用，而優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)來源于對材料的測試、分析和模型化工作，涉及大量的經(jīng)驗和知識，即便是照搬 MilHDBK17，要從上千頁的手冊里找到合適的方法和技術(shù)也不是一件簡單的事，同時還需要進行大量的 “WhatIf”分析和多方法或技術(shù)的平衡和優(yōu)化，因此，就產(chǎn)生了對經(jīng)驗和知識進行管理和開發(fā)利用的問題。這個技術(shù)在國際上亦具有前瞻性。 現(xiàn)階段的可行方案之一是依托虛擬開發(fā)環(huán)境，將數(shù)據(jù)獲得、產(chǎn)生、分析、應(yīng)用等不同階段的測試條件、測試參數(shù)變化、材料狀態(tài)變化、材料參數(shù)變化、載荷邊界條件變 化等與流程相關(guān)的所有數(shù)據(jù)保留在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中，經(jīng)數(shù)據(jù)挖掘、總結(jié)、抽取和 PLM 下的知識定義技術(shù)、管理技術(shù)，形成一個數(shù)字化、基于數(shù)據(jù)庫的知識庫。 2． 復(fù)合材料制件設(shè)計制造具有獨特性 （ 1）復(fù)合材料是各向異性材料，具有可設(shè)計性，也就是說可以按需要進行設(shè)計，樹脂含量、鋪層厚度、鋪設(shè)方向以及各個方向的鋪層所占的比例等均作為設(shè)計參數(shù)，所設(shè)計的復(fù)合材料制件具有金屬結(jié)構(gòu)所不具有的特性。（ 2）復(fù)合材料制件的設(shè)計、制造與金屬結(jié)構(gòu)相比要復(fù)雜得多，需要投入更多的精力對結(jié)構(gòu)每一部分進行細致入微的定義。（ 3）復(fù)合材料制件在成形零件 的同時也完成材料的制造的工藝特點，決定了復(fù)合材料制件制造時必須同時考慮設(shè)計、材料、工藝、制造、檢測 /無損檢測、實驗驗證等綜合因素，這些因素密不可分，在復(fù)合材料制件制造過程中必須統(tǒng)籌考慮。 2． 復(fù)合材料制件設(shè)計需要借助數(shù)字化平臺進行管理 復(fù)合材料制件設(shè)計工作體現(xiàn)在材料層次、制件層次和工程層次 3個不同的層次。復(fù)合材料性能的設(shè)計包括選材、層合板強度和剛度的鋪層剪裁優(yōu)化設(shè)計等，復(fù)合材料制件的設(shè)計包括損傷容限設(shè)計、連接設(shè)計等，這些設(shè)計建筑在細觀力學(xué)、彈性力學(xué)等的基礎(chǔ)上，并考慮特殊服役條件（如溫度、濕度和高周疲勞影 響等）對性能
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