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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?復(fù)合材料力學(xué) ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

致力于復(fù)合材料力學(xué)與仿真分析領(lǐng)域知識(shí)創(chuàng)作與分享！

復(fù)合材料仿真分析真正用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)還有多遠(yuǎn)的路要走？看到這個(gè)問題可能很多人會(huì)想，復(fù)合材料仿真分析蓬勃發(fā)展了幾十年不是一直都在用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)嗎？每天新發(fā)表的這方面的文章也是層出不窮。事實(shí)上，先進(jìn)的復(fù)合材料理論發(fā)展了幾十年，工業(yè)界仿真水平還是有所滯后，工業(yè)界設(shè)計(jì)驗(yàn)證還是以試驗(yàn)為主，仿真輔助，且是主觀經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的仿真。另外，還有一部分基本概念、有限元理論和復(fù)合材料力學(xué)都欠缺的偽仿真，仿真對(duì)他們來說可能是漂亮的動(dòng)畫或云圖。

現(xiàn)在的仿真分析依然沒有擺脫其尷尬的處境。經(jīng)典的力學(xué)發(fā)展了數(shù)百年，搞基礎(chǔ)理論研究的人想在復(fù)合材料力學(xué)理論方面有所創(chuàng)新已經(jīng)很難了；而另一方面，現(xiàn)有的復(fù)合材料理論和分析方法缺乏全面的驗(yàn)證，搞不清一種理論方法到底適用于哪種工況，其誤差究竟有多少，導(dǎo)致工程設(shè)計(jì)中無人敢用；再加上大量未經(jīng)過驗(yàn)證的研究工作紛紛發(fā)表，一看全會(huì)，一用全廢，讓很多人都覺得仿真分析是花拳繡腿，坐實(shí)了其花瓶?jī)旱慕巧?/p>

未來是數(shù)字化、智能化的時(shí)代，先進(jìn)仿真分析技術(shù)是數(shù)字化、智能化的基礎(chǔ)，是以后工程設(shè)計(jì)的必備手段，隨著建模方法和分析方法的逐步完善和規(guī)范，其發(fā)揮的作用也將越來越大?，F(xiàn)階段，仍然有很多基礎(chǔ)理論和驗(yàn)證工作去做。但目前工業(yè)部門/科研院所和高校之間存在鴻溝，溝通不足，各有各的問題。

高校

高校側(cè)重基礎(chǔ)研究，解決具體的科學(xué)問題，但高校離實(shí)際需求較遠(yuǎn)，有些研究會(huì)偏離實(shí)際應(yīng)用；其次，其研究多著眼于細(xì)節(jié)，扎得深，看得也會(huì)窄，難以形成系統(tǒng)整體的規(guī)劃；另外，部分老師的研究?jī)?nèi)容多取決于經(jīng)費(fèi)來源，有什么項(xiàng)目做什么事，一旦經(jīng)費(fèi)沒有了，可能之前做得很好的工作都無法再延續(xù)，很可惜。

且近些年高校內(nèi)卷嚴(yán)重，老師這個(gè)群體也是壓力山大，主要精力放在發(fā)論文、拉項(xiàng)目上，不這樣做，可能連留校的機(jī)會(huì)都沒有。這些年，與不少老師打過交道，認(rèn)識(shí)的很多老師，都有各自擅長的領(lǐng)域，勤勤懇懇、認(rèn)認(rèn)真真耕耘了幾十年，學(xué)術(shù)水平很高，是十分令人尊敬和信任的。但也有少數(shù)人為了發(fā)論文、拉項(xiàng)目已經(jīng)到了可以枉顧科學(xué)事實(shí)、背離學(xué)術(shù)道德的地步了，大包大攬、大吹特吹的現(xiàn)象普遍，花里胡哨卻又不甚有用的東西亦不鮮見。具體到工作多由研究生操刀，草草應(yīng)付了事，偏離工程實(shí)際，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)。老一輩建立起來的信任在近些年出現(xiàn)了一些危機(jī)。隨著大量?jī)?yōu)秀的博士生、碩士生涌進(jìn)工程單位，工業(yè)界整體的認(rèn)識(shí)水平也在提升，越來越不好忽悠，高校群體也應(yīng)該注意維護(hù)自己的形象，重新建立信任感，少數(shù)人的放任可能會(huì)影響工業(yè)界對(duì)群體的印象。

科研院所

這些單位通常更側(cè)重于型號(hào)研制工作，基礎(chǔ)科學(xué)問題可能梳理不清楚，且原有的設(shè)計(jì)體系根深蒂固，全面引入仿真分析去指導(dǎo)設(shè)計(jì)是要?jiǎng)訐u根基的，不經(jīng)過全面、詳實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)尿?yàn)證，沒有人敢擔(dān)責(zé)任。而這個(gè)驗(yàn)證的過程是漫長、枯燥、難出成果的，且極有可能吃力不討好?？纯碬WFE就知道了，其目標(biāo)也是為了讓先進(jìn)的復(fù)合材料理論更好地去指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，每一屆都耗時(shí)數(shù)年，耗費(fèi)巨大的精力，而這個(gè)時(shí)間內(nèi)，都不知道有多少顆火箭、衛(wèi)星上天了，相比之下，還是型號(hào)工作更容易出成績(jī)，所以，指望科研院所、企業(yè)這些工程單位去做這個(gè)事情也是不現(xiàn)實(shí)的。

總得有出路吧

今天跟體制內(nèi)的一位朋友聊天也說起這個(gè)事情，頗有感觸，有些人在這個(gè)領(lǐng)域摸爬滾打十幾年甚至幾十年，是有情懷的，是想做一些有意義的事情的。隨著航空航天數(shù)字化進(jìn)程的推進(jìn)，仿真技術(shù)總是要發(fā)展的，設(shè)計(jì)手段終歸要進(jìn)步的，原有的復(fù)合材料設(shè)計(jì)方法在減重空間上已經(jīng)達(dá)到了極限，想進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)輕量化，需要更深入地去摸清機(jī)理、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題了，而不是一味的用保守的數(shù)據(jù)去覆蓋問題。要怎么去做，怎么去建立體系是很復(fù)雜的事情。

不管是哪一個(gè)尺度、哪一個(gè)層級(jí)的分析方法，上到組件、部件、全尺寸，下到元件、試樣甚至細(xì)觀，每一個(gè)層級(jí)、每一個(gè)尺度的仿真分析方法都要經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證，規(guī)范化建模方法，標(biāo)的好分析方法。搞仿真的人都知道，想讓計(jì)算結(jié)果跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)得上也是很容易的，中間有太多的參數(shù)都是可調(diào)的，將過程和方法固化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化才能盡可能地去減少人為主觀因素的影響，保證仿真分析結(jié)果的客觀性。這個(gè)需要航空航天系統(tǒng)內(nèi)有明確需求的科研院所做出整體規(guī)劃，要驗(yàn)證哪些材料？哪些層級(jí)？哪些尺度？哪些結(jié)構(gòu)？哪些工況？要測(cè)試哪些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)？要如何保證測(cè)試數(shù)據(jù)的可信度？以往的失去監(jiān)控的實(shí)驗(yàn)外包恐怕是不行的，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)直接影響整個(gè)項(xiàng)目的成敗，是要異常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。有了這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之后，可以由高校來完成具體工況的盲測(cè)和修訂，最終確定出特定材料、特定層級(jí)（或尺度）、特定結(jié)構(gòu)、特定工況下的建模及分析方法，形成標(biāo)準(zhǔn)。功在當(dāng)代，利在千秋！前路漫漫，任重而道遠(yuǎn)！

科技活動(dòng)

每年國內(nèi)有一些復(fù)合材料領(lǐng)域的科技比賽活動(dòng)，比如復(fù)合材料學(xué)會(huì)舉辦的“上緯杯”、SAMPE學(xué)會(huì)舉辦的機(jī)翼、橋梁比賽，已成規(guī)模，但這幾項(xiàng)比賽在組織方式上還是有改進(jìn)空間的，現(xiàn)階段對(duì)仿真分技術(shù)的發(fā)展沒有什么促進(jìn)作用，學(xué)生拿軟件隨便算一算，定性分析下，出幾個(gè)云圖，只為了證明有計(jì)算這個(gè)環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不齊全，算也算不準(zhǔn)。WWFE也有類似的問題，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來源并不是都很嚴(yán)謹(jǐn)，有的是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有的是引自參考文獻(xiàn)，且有些數(shù)據(jù)明顯是有問題的。

去年疫情的時(shí)候曾經(jīng)策劃過一個(gè)類似于國內(nèi)WWFE的事情，針對(duì)工程中的一些基礎(chǔ)問題，提煉成類似于比賽題目的形式，提供詳細(xì)的材料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，征集參與人員進(jìn)行盲測(cè)，最終評(píng)定各家的分析方法。但由于種種原因這個(gè)活動(dòng)沒有成行，今天跟朋友又聊起這個(gè)事，覺得其實(shí)是可以繼續(xù)做下去的，如果有對(duì)這個(gè)活動(dòng)感興趣的，歡迎聯(lián)系，一起再策劃一下。

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