英國貝爾法斯特女王大學(xué)近日宣布,研發(fā)出一套模擬運(yùn)算系統(tǒng),幫助提高碳纖維復(fù)合材料飛機(jī)、F1方程式賽車和其他輕量化汽車的安全性能。
該項(xiàng)目耗資400萬歐元,由皇家工程學(xué)院Brian Falzon教授領(lǐng)導(dǎo)完成。很多業(yè)界知名公司,包括龐巴迪(Belfast)、邁凱輪-本田和菲亞特都參與其中,共同為碳纖維復(fù)合材料尋找更安全、更高效的設(shè)計(jì)方案。
碳纖維復(fù)合材料之所以被工程師們用于取代傳統(tǒng)金屬材料,是因?yàn)樗梢燥@著提升各項(xiàng)性能、降低能耗從而減少成本。目前,主要應(yīng)用在波音787客機(jī)和空客A350的機(jī)身、機(jī)翼部;龐巴迪C系客機(jī)的機(jī)翼部分;某些賽車和高端乘用車的車身結(jié)構(gòu)部分。
然而,在這些新材料設(shè)計(jì)方案正式踏入市場之前,需要進(jìn)行嚴(yán)格并且復(fù)雜的安全性能測試。這將耗費(fèi)大量的金錢和時(shí)間,從而成為創(chuàng)新的一道門檻。
Falzon教授表示說,此次完成的模擬運(yùn)算系統(tǒng)可以幫助航空、汽車和軌道交通領(lǐng)域的公司更直觀、更便捷地檢測他們新的設(shè)計(jì)方案,再也不必花大價(jià)錢進(jìn)行實(shí)物測試。這將大大激發(fā)研發(fā)人員的創(chuàng)新積極性,加快下一代復(fù)合材料、碳納米管材料的研發(fā)進(jìn)度。
“我校正在著力培訓(xùn)年輕一代的研發(fā)人員如何使用這項(xiàng)創(chuàng)新的模擬系統(tǒng),它能夠準(zhǔn)確分析碳纖維復(fù)合材料在遭受沖擊或者是遭受重壓之后的反應(yīng),以便為更好地減少人員傷害做出設(shè)計(jì)改良。”
“通過運(yùn)用數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)軟件,我們幾乎可以模擬現(xiàn)實(shí)狀況,更好地發(fā)現(xiàn)任何存在的問題。有時(shí)候,這些問題是肉眼實(shí)測難以發(fā)現(xiàn)的,比如說機(jī)翼內(nèi)層的損傷等等。通過理解復(fù)合材料的損傷機(jī)理,我們才能更好地發(fā)揮和利用它獨(dú)特的物理性能,生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的輕量化結(jié)構(gòu)。這將把生產(chǎn)對環(huán)境的影響降到最低,同時(shí)把乘客的安全系數(shù)提升到最高。”
本項(xiàng)目共有六個(gè)國家參與,包括英國、瑞典、意大利、希臘、冰島和德國。項(xiàng)目先期培養(yǎng)了15名研發(fā)人員。他們經(jīng)過培訓(xùn)后,都可以熟練掌握并使用該系統(tǒng)。