AnalySwift和中佛罗里达大学与NASA合作开发薄层复合材料

Analyswift(美国犹他州西乔丹市)是普渡大学下属的一家软件公司,为复合材料提供高效的高保真建模软件,与作为主要研究机构的南佛罗里达大学共同获得了美国宇航局的小企业技术转让合同,以改进复合材料的设计,包括薄层复合材料,如航天器和NASA任务所需的复合材料。

薄层复合材料,因其固化层厚度小于0.0025英寸而得名,由碳纤维石墨烯和其他聚合物等编织纤维材料制成。强度来自于沿层的边缘的轻微弯曲,使它们能够支撑重量而不是向后弯曲。据报道,这一特性使它们的强度足以支撑卫星有效载荷,例如用于太阳能太空旅行的太阳帆,或作为大型航天器的支撑。此外,薄层复合材料结构可以被卷起、压实并长期储存,直到需要部署时才可以使用。

“与传统的金属材料相比,薄层复合材料在构建可部署的航天器结构的性能上有显著的提升,”领导这项研究的UCF机械和航空航天工程系助理教授Kawai Kwok说。”薄层复合材料的极度轻薄和高失效应变极限导致其折叠曲率远远超过了目前的能力。它们的体积和质量效率都很高,并且可以用现成的材料和商业工艺低成本制造。”

Kwok和他的结构与材料设计实验室将利用他们开发的实验和计算方法来表征和模拟为空间环境设计的薄层复合材料和聚合物在反复使用和长时间压缩存储下的性能。

Kwok表示,这项研究开发的实验数据、理论和配套软件可以应用于卫星的吊杆、风帆、面板、反射器等,也可以应用于NASA任务中的着陆器、巡视器和太阳能电池阵列的轻质结构,以及未来具有紧凑和垂直发射能力的飞机。

AnalySwift总裁兼首席执行官Allan Wood表示,AnalySwift之所以选择与UCF合作,是因为Kwok在研究薄层复合材料方面有着丰富的经验,包括为NASA服务。”Kawai Kwok教授一直在与NASA合作研究这个问题,AnalySwift很高兴能与UCF合作,成为这个项目的研究机构。”Wood说。

AnalySwift和UCF还与普渡大学(美国印第安纳州西拉法叶)合作,后者将领导研究代码的开发,并在普渡大学航空航天学院教授于文斌的指导下运行模型验证和验证所需的模拟。

“目前还没有经过验证的、可靠的表征和建模方法和工具,用于这类考虑这种极端条件和过去载荷历史的工作,”Yu说。”如果没有可靠的预测和表征能力,往往需要额外的测试来规避最终设计的性能中的任何不确定性,从而延缓技术的开发和交付。”

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