聚合物表面空间环境防护涂层热应力分析方法研究进展

柔性聚合物材料作为航天器表面用关键材料,易受到空间环境的协同损伤,在其表面制备防护涂层是实现长期服役的重要技术。但由于常用防护涂层与基体间的性能差异,涂层易因应力出现开裂和剥落,因此应力分析对于材料的设计和优化非常重要。对于涂层应力的分析方法,主要可以分为基于试验测量以及基于数值仿真的有限元分析方法两类。梳理目前常见的试验测量方法,分析有损法和无损法试验测量的应用,整理归纳基于数值仿真的有限元分析方法的原理以及相关应用,比较不同方法的优缺点,总结其局限性以及应用前景。不同应力测试分析方法在材料的服役寿命和失效形式预测中发挥了重要作用,但传统的机械有损测量方法难对应力情况进行实时监测,近年来发展起来的无损法也存在一定的应用局限性,有限元模拟具有实时、全面的应力测量优点,但是与实际涂层模型具有一定的差距。基于目前试验方法与有限元仿真各自的局限性,提出将有限元仿真与试验表征结合成为进一步指导涂层设计的有效方法,有望有效预测涂层失效机制,优化涂层材料制备工艺,开发具有低应力结构的涂层材料,为聚合物表面用关键涂层材料的轻量化发展和长期可靠服役提供技术支撑。

《航天器空间环境效应与防护技术》课程建设及教学思考

随着我国综合国力的全面提升和快速发展,航天事业获得了井喷式发展,取得了一系列举世瞩目的辉煌成就。当前全球航天科技活动范围已逐渐从近地空间转向太阳系进军,空间极端苛刻环境对航天员及航天器的影响日趋凸显,航天器空间环境防护工作已成为航天设计的首要任务。因此,在航天专业的教学任务中,亟需培养具有航天器总体设计能力和全局视野的综合性人才。将航天器空间环境效应相关理论课程与航天器防护设计研究前沿工作有机贯穿起来,在教授理论知识的同时,适时引入当前国内外在航天器环境效应防护设计领域的最新研究动态以及研究难题,激发学生学习兴趣和研究热情。通过学习极端空间环境对航天器的损伤行为、机理,掌握科学的防护设计能力,培养学生的颠覆性创新精神。