黄争鸣

同济大学航空航天与力学学院教授

黄争鸣，博士，同济大学航空航天与力学学院教授，博导，固体力学与材料加工跨学科博导。西北电讯工程学院无线电结构设备与工艺专业毕业，华中工学院固体力学专业硕士，新加坡国立大学材料工程专业博士。出版专著3本，合著4本，论文150余篇，专利16项。

人物履历

1983年9月获华中理工大学固体力学硕士学位。随后，在该校力学系从事固体力学、结构力学与计算力学的教学与科研工作，并于1992年被学校聘为副教授。1996年元月到新加坡国立大学攻读博士学位，最初从事计算流体动力学的应用研究（电子封装流动过程模拟）。一年后，转向从事各类纤维增强复合材料的力学性能、尤其是破坏规律与最大承载能力的研究，并在一年内完成了博士论文。

著作

从1997年，累计发表了60余篇国际知名（收入SCI的）杂志论文（其中有50多篇是独立或以第一作者的身份发表的）、5本合（专）著、以及20余篇国际会议论文。是美国复合材料学会会员、《The 13th International Conference on Composite Materials》国际科学顾问委员会成员，以及《Journal of Composite Materials》、《Composites, Part A: Applied Science & Manufacturing》、《Composites Science and Technology》、《Polymer Composites》、《Polymer & Polymer Composites》、《Journal of Thermoplastic Composite Materials》、《International Journal of Solids & Structures》、《AIAA Journal》等国际知名杂志的评审。

专利技术

风机叶片完美连接技术

本发明涉及风力机叶片结构及其加工成型方法和用途，叶片由叶根段、主梁和包覆在叶根段及主梁外侧的蒙皮构成，叶片通过设在叶根段的连接件与风轮固定，构成空间悬臂梁结构，在主梁区域及叶根段，一个或以上实心或空心的楔形柱排列布置在顶层铺层和底层铺层之间，叶根端最内侧的楔形柱为实心，其内埋设有连接件，其中，至少在叶根段最内侧的相邻楔形柱之间用纤维布以“∽”形连续穿插缠绕构成夹层，顶层、底层铺层及纤维布夹层浸胶固化后形成蜂窝状截面的骨架。优点是：使大型叶片一次灌注树脂、一次固化成型并实现根部连接件的预埋成为可能，楔形柱分散了底层与顶层铺层固化放热的协同效应及固化收缩量，使不饱和树脂作为基体材料成为可能。

一种风力机叶片结构，叶片由叶根段、主梁和包覆在叶根段及主梁外侧的蒙皮构成，叶片通过设在叶根段的连接件与风轮固定，构成空间悬臂梁结构，其特征在于：在主梁区域及叶根段，一个或以上实心或空心的楔形柱排列布置在顶层铺层和底层铺层之间，叶根端最内侧的楔形柱为实心，其内埋设有连接件，其中，至少在叶根段最内侧的相邻楔形柱之间用纤维布以“∽”形连续穿插缠绕构成夹层，顶层铺层、底层铺层以及纤维布夹层浸胶固化后形成蜂窝状截面的骨架

共轴复合连续纳/微米纤维及其制备方法

本发明为一种共轴复合连续纳/微米纤维材料及其制备方法。该纤维由芯质和表层材料共轴复合而成，直径在数个纳米到几个微米之间。其制备方法是：先将芯质和表层材料溶解或者溶化为液体，分别置于芯质和表层材料液罐内，液罐末端均接通一根细小的喷管，内喷管和外喷管同轴；再分别在芯质和表层材料液体中加高压直流电场，驱动两液体从各自喷管中喷出，形成同心分层射流。最后，这种射流在电场力作用下，经过高频拉延、弯曲甩动变形并固化为超细共轴复合纤维，由接地的收集装置收集。在特殊情况下，所得到纤维就是空心的连续纳/微米管。该复合纤维具有广泛的应用领域。

共轴复合连续纳微米纤维的多喷头静电纺丝

一种制备共轴复合连续纳/微米纤维的多喷头静电纺丝装置，由内液罐、外液罐、液罐封头、一头以上的同轴喷管、供液系统、导流管、导电棒、静电发生器等主要零部件组成。每一个喷头都含有内、外两根空心细喷管，其中内喷管和外喷管同轴，内喷管均安置在内液罐的下封头上，为内液体的喷射出口；外喷管均置于外液罐的下封头上，为外液体的喷射出口。将内、外液罐中的导电棒与静电发生器接通，分别在内、外液体材料中加高压直流电场，驱动两液体从各自喷管中喷出，形成多条同心分层射流。定压供液系统将保障喷出的射流均匀、连续，再经过高频拉延、弯曲甩动变形并固化，就能同时形成多根连续不断的共轴复合纳/微米纤维。

理论贡献

在近年的研究中，提出和发展了一种原创性、普遍适用于一般纤维增强复合材料的微观力学三维（包括线性、非线弹性、弹塑性）本构理论－桥联模型（Bridging Model），并在此基础上，建立了一种控制复合材料强度的有效、通用判据。该理论作为亚太地区的唯一代表，后来被邀请参加由英国工程与自然科学研究委员会(EPSRC)以及机械工程师协会联合组织的在全世界范围内针对复合材料当今最具代表性的力学理论所进行的权威评估（见Comp. Sci. & Tech., Vol. 62, pp. 1481-1488，2002），并且是所有参加评估中唯一的完全根据组成材料（纤维与基体）的机械性能参数来确定复合材料全程（直到破坏都成立）力学性能及响应的本构理论。

这一特性使得该理论与其他理论相比具有以下一些优点：

1、复合材料的力学性能（包括强度极限）可以通过对纤维和基体性能的掌握（测试）而无需像其它理论要求的那样对复合材料本身的试验来获知。这将为工程带来极大方便（可大大节省复合材料制样和试验所需的时间和经费），因为两种相同的组成材料可以诞生出无穷多不同的复合材料。

2、可以在加工制备之前实现对复合材料在微观量级的优化设计，达到设计材料之目的。

3、可以比较方便地与各种商品化的有限元结构分析软件实现接口，形成有效的复合材料库模型。

还没有一种有限元商用软件包，可以对复合材料结构进行“自动的”非线弹性结构分析（即，带有进行这种结构分析的复合材料库模型）并进而有效地预报其最大承载能力。原因是现有软件只提供了这类材料的线弹性本构模型，并且强度判据中所要求的输入数据必须是对复合材料本身进行试验后采集的。只有基于组成材料（纤维与基体）的输入数据所建立的复合材料库模型才能为用户带来方便。其它学术成就包括首次在学术界明确指出：对横向载荷作用下的复合材料结构进行极限分析与设计仅仅根据一个应力强度条件是不够的，还要另外补充一个临界形变条件。这与传统的各向同性材料的强度分析与设计仅仅只需要一个应力强度条件（如第一或第四强度理论）是不一样的。

研究方向

包括：复合材料力学、计算结构力学、流与结构的相互作用、生物材料与纳米纤维材料中的力学问题。研究课题有：静电纺丝制备聚合物连续纳米纤维、连续纳米纤维增强复合材料、以及与之有关的力学问题；复合材料在面内与弯曲组合载荷、横向冲击载荷下的破坏分析、强度判据、以及极限承载能力研究；复合材料结构非线性与极限强度有限元分析通用软件开发（基于ABAQUS等软件平台）；针织与编织碳纤维结构增强热塑性复合材料定骨板的力学性能研究、极限强度分析、以及结构最优设计；复合材料结构与流体的相互作用。

所获荣誉

2023年10月，中国复合材料学会授予黄争鸣“中国复合材料学会荣誉理事”。

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