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十六講時間為美國東部時間2022年1月27日（星期四）上午11：00（北京時間晚上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
基于光纖傳感器的CFRP結構質量安全的成型過程監測 

演講嘉賓

Nobuo Takeda博士，日本運輸安全委員會(JTSB)主席和東京大學名譽教授 

演講內容摘要

雖然碳纖維增強聚合物基(CFRP)復合材料被廣泛用于許多航空航天結構中，如波音787和空客350，但下一代單通道商用客機對低成本和高生產效率的CFRP仍有很大的需求。CFRP和輕質金屬之間的競爭也日益激烈，而確保產品質量的方法是CFRP在這類應用中的關鍵技術。

高精度的成型過程模擬軟件是保證CFRP結構質量的有效工具，但需要合適的成型過程的材料特性參數。我們一直在開發基于光纖傳感器的成型過程監測方法，以獲得傳統材料表征方法無法獲取的成型過程的材料特性參數。我們已經成功地將這些數據輸入到過程模擬軟件中，以期更好地預測CFRP結構，從而減少批量生產新CFRP結構應用開發時的試錯次數。

本次演講包括作者近期發表論文中的以下研究項目。

完全集成內部應變測量的復合材料固化模擬[1]:在復合材料層合板中嵌入光纖布拉格光柵(FBG)應變傳感器，并通過嵌入的FBG傳感器的原位測量同時確定用于模擬的兩個關鍵參數，即固化過程中的復合材料收縮應變和剛度變化。此外，利用固化過程中的內部應變變化對這一模擬進行了驗證。

彎曲復合材料中成型工藝過程引起的應變和變形[2]:我們制造了L形CFRP結構，并在制造過程中監測內部應變(面外法向應變和剪切應變)狀態。隨著固化的進行，復合材料的變形從以剪切變形為主變化為彎曲變形為主。而且還特別對厚度效應進行了詳細研究，以此展現成型過程引起應變監測系統的優點。

復合材料T形接頭中心三角區中的固化引起的應變和失效[3]:采用三種不同取向層間增韌層的中心三角區域結構，并研究了三角區域應變分布與失效模式之間的關系。在實驗研究的基礎上進行有限元分析，并提出了成型過程引起三角區域失效的失效判據。

參考文獻
[1] S. Minakuchi, S. Niwa, K. Takagaki, N. Takeda, “Composite cure simulation scheme fully integrating internal strain measurement,” Composites Part A, Vol. 84, pp. 53–63 (2016)
[2] K. Takagaki, S. Minakuchi, N. Takeda, “Process-induced strain and distortion in curved composites. Part I: Development of fiber-optic strain monitoring technique and analytical methods” Composites Part A, 103, 236-251 (2017)
[3] S. Hisada, S. Minakuchi, N. Takeda, “Cure-induced strain and failure in deltoid of composite T-joints,” Composites Part A, 141, 106210 (2021）

Nobuo Takeda博士簡介

Nobuo Takeda博士是日本運輸安全委員會(JTSB)主席和東京大學名譽教授。他的研究領域包括復合材料的實驗微觀力學和智能復合材料的結構健康監測(SHM)與成型過程/生命周期監測(LCM)。他主導了幾個主要基于光纖傳感器的航空航天復合材料結構的結構健康和成型過程監測的日本國家項目。他曾任國際復合材料委員會主席(ICCM，2015-2016 年)和國際航空疲勞委員會日本代表(ICAF，2009-2017年）。他是《Composites Part A》的亞洲編輯。他是ICCM世界會士和SAMPE會士。

他在東京大學獲得了工程學學士和碩士學位（航空學），并在佛羅里達大學獲得了博士學位（工程力學）。之后他還獲得了東京大學工程學博士學位（航空學）。他在日本原子能研究所（JAERI）和九州大學工作后，自 1988年起任教于東京大學。他在2013-2015年擔任前沿科學研究院院長，在2015-2017年任東京大學副校長。