科创中国
一种基于应变协调的NC-ECC功能梯度材料设计方法
发布时间: 2023-12-06
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
新一代信息技术产业,互联网与云计算、大数据服务
成果介绍
本发明涉及一种基于应变协调的NC ECC功能梯度材料设计方法,包括:将NC ECC功能梯度材料看成由多层不同ECC体积分数的NC ECC复合材料组成,NC ECC复合材料的弹性模量随着ECC体积分数的增加以指数函数形式E(v)呈现非线性变化;列出弹性模量沿厚度方向线性变化的函数E(z),使NC ECC功能梯度材料在受力时层间应变趋于协调;对NC ECC功能梯度材料进行分层设计,通过把位置坐标代入弹性模量线性函数得到E(k,n),通过与指数函数E(v)取等,计算得到不同梯度子层所对应的体积分数;对NC ECC功能梯度材料进行一维理论描述,通过各层求得的体积分数设计值与一维描述理论取等,得到形状系数N的值。该方法设计的NC ECC功能梯度材料具有良好的力学性能和裂缝控制能力以及低廉的成本。
成果亮点
本发明采用的技术方案是：一种基于应变协调的NC-ECC功能梯度材料设计方法，包括：
步骤S1、将NC-ECC功能梯度材料看成由多层不同ECC体积分数的NC-ECC复合材料组成，所述NC-ECC复合材料的弹性模量随着ECC体积分数的增加以指数函数形式E(v)呈现非线性变化；
步骤S2、以厚度方向z作为自变量，列出弹性模量沿厚度方向线性变化的函数E(z)，使NC-ECC功能梯度材料在受力时层间应变趋于协调；
步骤S3、对NC-ECC功能梯度材料进行分层设计，以每层的重心坐标来代表各层的位置，通过把位置坐标代入弹性模量线性函数得到E(k,n)，通过与指数函数E(v)取等，计算得到不同梯度子层所对应的体积分数；
步骤S4、对NC-ECC功能梯度材料进行一维理论描述，其中形状系数N被用来描述NC-ECC功能梯度材料的体积分数从一个位置到另一个位置的渐变过程，通过各层求得的体积分数设计值与一维描述理论取等，得到形状系数N的值。
团队介绍
发明人：陈伟宏 徐应豪 崔双双 郑祥增 郑剑峰
福州大学（Fuzhou University），简称福大，位于福建省福州市，创建于1958年，是国家“双一流”建设高校，国家“211工程”建设高校，国家教育部、国家国防科技工业局与福建省人民政府共建高校，福建省三所重点建设的高水平大学之一，福建省一流大学建设高校，入选国家建设高水平大学公派研究生项目、教育部首批“卓越工程师教育培养计划”高校、新工科研究与实践项目、数据中国“百校工程”项目、国家“111计划”、“高校国际化示范学院推进计划”、国家级大学生创新创业训练计划、全国首批深化创新创业教育改革示范高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、全国专业学位研究生教育综合改革试点单位、国家集成电路人才培养基地、首批高等学校科技成果转化和技术转移基地、高校国家知识产权信息服务中心。
成果资料
产业化落地方案
成果综合评价报告
评价单位：- (-) 评价时间：2023-12-13
黄建华
福州大学
教授
综合评价
基于应变协调的NC-ECC功能梯度材料设计方法，该方法针对ECC材料成本昂贵的问题和普通层合材料容易出现的界面破坏问题，将NC和ECC作为基础相，以弹性模量线性变化作为设计原则，通过功能梯度的方法对其进行分层设计，在不同体积分数的NC-ECC复合材料分层结合的同时能够消除界面弱区并实现层间应变相互协调，使NC-ECC功能梯度材料依然具备ECC的高延性和裂缝控制能力，且具有低廉的成本，做到对材料的充分利用，避免资源浪费，节约大量的成本，在工程建设中具有广阔的应用前景。综上所述，该技术的完整的方案、自适应性和可靠性的优势、与市场需求的契合程度以及应用潜力的市场背景，显示出该技术的潜力和吸引力。然而，在资本化和市场推广过程中，需注意与合作伙伴建立关系、确保产品的稳定性和兼容性、有效的市场营销策略等方面的挑战。通过充分利用相关的数据和趋势分析，可以为该技术的进一步发展提供指导和支持。
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