英國工程師網(wǎng)站報道，通過開發(fā)計算機模型預測材料的損傷行為，飛機設計師可以更有效地利用復合材料。倫敦帝國學院在計算機模型基礎上開發(fā)新代碼，有利于設計師更加了解損傷容限，減少開發(fā)周期和研發(fā)成本，開發(fā)更輕、更省油的飛機。

空客A380有25%的復合材料，波音787有50%的復合材料。但迄今為止,飛機設計師缺乏復合材料斷裂行為方面的知識，過分增強復合材料面板。

該項目由EPSRC資助，倫敦帝國學院與空客聯(lián)合研究，目的是試圖預測復合部件受到異常事件如鳥擊或非常大的紊流時的裂紋擴展。研究對象主要是碳纖維增強的樹脂基復合材料，其中碳纖維提供剛度和強度，樹脂基體為纖維提供荷載傳遞。金屬的斷裂機制很好理解，但對于復合材料，損傷形式可以有纖維和基體之間脫膠、纖維斷裂、基體屈服，以及分層。

復合材料內部長度在微米級的裂紋不需要擔心，而且這些裂縫到處都是。這項工作的重點是在裂縫擴展的情況下，對其進行預測。為了解復合材料的失效機制，研究團隊設計了一個只能在特定方向斷裂的試樣，然后使用光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡觀測失效機制。

利用取得數(shù)據(jù)，可以建立裂紋擴展的物理模型，然后利用物理模型作為參數(shù)，輸入有限元方法創(chuàng)建的數(shù)值失效擴展模型。研究人員將失效模型設置在有限元軟件內部。飛機零部件材料的減少可以節(jié)約最多達百分之八燃料，即相當于節(jié)約每年2000萬噸的燃料，5000萬噸的二氧化碳和200億磅元。（中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心 胡燕萍）