普渡大學復合材料設計與制造中心（cdmHUB）主辦的全球著名復合材料專家高端網絡講壇第十一講時間為美國東部時間2021年4月22日（星期四）上午11：00-12：00（北京時間晚上11：00-12：00）開講。這次世界著名專家高端網絡講壇的嘉賓都是世界復合材料領域的著名專家，他們努力將自己最好的研究成果分享給大家，每一講內容都十分精彩，值得期待。歡迎大家積極參與。

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演講題目

碳纖維增強熱塑性聚合物基復合材料的流變性能

演講嘉賓

普渡大學R. Byron Pipes博士

美國工程院院士，John Bray杰出工程教授

演講內容摘要

本次講座將介紹纖維增強熱塑性聚合物基復合材料的流變學，并將著重介紹過去三十年來取得重要研究進展的幾個領域。對準直、不連續纖維體系拉伸粘度的研究是由浸漬、拉伸斷裂纖維束的引入引起的，其研究目的是建立拉伸成形力。這項研究遵循了Bachelor的經典解決方案，為溫度依賴型和剪切稀化聚合物建立了這些體系拉伸粘度的微觀力學模型。接下來，我們順理成章擴展了粘度張量的其余各個分量，包括三個剪切粘度和另外兩個拉伸粘度[1]。這些模型利用了超濃度體系的概念，纖維濃度大大高于常規流變模型的濃度稀釋限制。該研究經過修正并擴展到由平面增強幾何形狀組成以及無潤滑液的預浸料體系的流動。作為復合材料對壓力梯度響應的第一階段，小板預浸料的固結是為了在成型流動之前先確定初始板料的幾何形狀和纖維取向[2]。隨后，我們用高各向異性粘度張量模擬成型流，該粘度張量隨成型條件（如模具幾何形狀和流道）的變化而變化[3]。這些模擬結果在預浸板料體系和傳統片材成型體系上都得到了驗證[4]。最近的工作集中在準直纖維體系的粘彈性彎曲及其在連續和不連續纖維體系上的應用。目的是研究片材成形中的彎曲變形和擠出沉積增材制造中的擠出流變性能。最后，我們將預測未來三十年將取得怎樣的研究進展。

參考文獻：

1. Pipes, R. B., Coffin, D. W., Simacek, P., Shuler, S. F., and Okine, R. K., “Rheological Behavior of Collimated Fiber Thermoplastic Composite Materials, ” Flow Phenomena in Polymeric Composites, edited by S. G. Advani, R. B. Pipes, Series Editor, Elsevier Science Publishers,  (1994), pp. 85-125.

2. Sommer, Drew E., Sergii G. Kravchenko, and R. Byron Pipes. “A numerical study of the meso-structure variability in the compaction process of prepreg platelet molded composites. ” Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 138 (2020): 106010.

3. Favaloro, A.J., Tseng, H-C., Pipes, R.B., A new anisotropic viscous constitutive model for composites molding simulation, Composites Part A, 115, (2018), pp. 112–122.

4. Favaloro, A.J., Sommer, D.E., Denos, B.R. and Pipes, R.B., “Simulation of Prepreg Platelet Compression Molding: Method and Orientation Validation, ” J. Rheo., Vol. 62, No. 6 (2018), pp. 1443-1455.

R. Byron Pipes博士自我介紹

R. Byron Pipes博士于1987年當選為美國國家工程院院士，主要表彰他提出的一個后來被爭相仿效的公司，大學和政府一起合作支持復材研究和教育的模式。作為特拉華大學復合材料中心的聯合創始人和主任，他建立了一個由來自美國、日本、德國、法國、意大利、英國、比利時、瑞典和芬蘭的40多家公司贊助的工業聯盟。今天，特拉華大學中心成立近40年，它是美國最大、最成功的大學復合材料研究中心。研究經費已超過1億美元。在2013年，Pipes博士成立了以滿足不斷增長的復合材料仿真需求的復合材料設計和制造中心（cdmHUB）。迄今為止，cdmHUB得到了七家公司贊助商（波音、勞斯萊斯、Cytec、達索系統，漢高， MSC Software, Moldex3D）以及美國國防高級研究計劃局（DARPA）的支持。他最近的研究領域側重于復合材料制造的發展，重點是增材制造。

他目前領導美國能源部先進復合材料制造創新研究所（IACMI）印第安納卓越中心，擔任設計建模與仿真技術主任。

他是復合材料制造與仿真中心（CMSC）的執行董事，該中心位于普渡研究園區的印第安納制造研究所。他目前承擔多項復合材料先進制造科學研究領域的項目。