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我院郭亞洲教授獲得第十三屆陝西青年科技獎
2020-10-28 09:30   審核人:

近日,“第十三屆陝西青年科技獎獲得者名單”揭曉,我院航空結構工程係郭亞洲教授入選。

郭亞洲,1981年出生,西北工業大學口碑好的网赌网址教授、博導。其著眼於解決我國航空航天和國防領域結構抗衝擊設計中的基礎性問題,圍繞“衝擊動力學及其工程應用”這一主線開展研究工作,在材料動態力學性能實驗技術、先進材料的動態力學行為以及衝擊動力學在工程中的應用三個主要研究方向上取得了突出成果。近年來先後在Phys Rev Lett(PRL)、J Mech Phys Solids(JMPS)、Int J Impact Eng(IJIE)等國際知名學術期刊上發表論文50餘篇;主持國家自然科學基金項目4項(含優秀青年基金項目1項),國家863項目3項;參與國家自然科學基金重大、重點項目3項,973、863項目4項。獲“陝西省科學技術獎”一等獎1項,入選西北工業大學“翱翔新星”、“翱翔青年學者”計劃。中國材料研究學會青年工作委員會第八屆、第九屆理事會理事,中國力學學會“爆炸力學實驗技術專業組”、“實驗力學儀器與轉化專業組”成員。《固體力學學報》、《現代應用物理》、《計測技術》、《Current Mechanics And Advanced Materials》等期刊(青年)編委。受邀擔任多個知名國際、國內會議分會主席並做邀請報告。其主要貢獻和成果包括以下幾方麵。

(1)發展了基於Hopkinson杆的實驗技術,為材料和結構的動態力學測試提供了新手段。金屬材料在衝擊載荷作用下的變形與失效是一個複雜過程,由於時間極短,對於變形、溫度等參量的測量極為困難,在實驗技術領域一直沒有產生較大突破。郭亞洲攻克了高速變形場測量、高速原位溫度場測量、高精度同步控製、係統間相互幹擾等關鍵技術,首次建立了基於Hopkinson杆的熱-力-變形同步測試平台,實現了對於動態變形場和溫度場的原位測量。高速測溫係統是該平台重要係統之一,材料動態變形失效過程的瞬時性要求測溫係統的時間分辨率需達到微秒量級,而由於其軍事應用的敏感性,國外這類高速測溫設備對於我國長期禁運。鑒於此,郭亞洲與合作者共同研發了我國首台線陣式高速紅外測溫裝置,響應時間小於1μs,測溫性能達到國際同類設備的指標,突破了國外對我國在高速紅外測溫領域的設備禁運。


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熱-力-變形同步測試平台示意圖


(2)深入研究了金屬材料的動態力學行為,揭示了其衝擊變形和破壞機製。首先,郭亞洲教授的研究澄清了金屬材料絕熱剪切失效機理這一曆史爭論。在衝擊載荷下,絕熱剪切失穩(ASL)被認為是材料失效的重要機製之一。一直以來,多數研究者認為動態加載時材料的溫度升高是觸發ASL的最主要原因,並以此為基礎建立了多種失穩模型。然而,郭亞洲通過實驗發現:溫升並非觸發絕熱剪切帶形成的原因,而是其導致的結果。這一研究成果顛覆了人們對於絕熱剪切失效成因的認識,前人基於熱-塑性失穩建立起來的整個ASL理論體係也需要被重新評估。相關成果發表在物理和力學領域的頂級期刊PRL等。PRL主編充分肯定了該工作的價值,推薦其入選“主編推薦”(Editors’ Suggestion)欄目,並在PRL網站首頁展示。據統計,自2007年“主編推薦”欄目設立十三年來我國學者在固體材料與結構(Condensed Matter: Structure, etc.)方向共有16篇論文入選,其中力學領域僅3篇。其次,郭亞洲發展了納米/超細晶(NC/UFG)材料絕熱剪切失效的理論模型。針對NC/UFG材料在動態載荷下的軟化行為,提出了一種基於晶粒轉動的幾何軟化機理,彌補了傳統熱軟化機理的不足,並將這一機理嵌入到本構關係當中,成功預測了NC/UFG材料的變形失穩行為。


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絕熱剪切過程中動態加載與溫度變化曆程


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郭亞洲教授關於絕熱剪切帶的工作入選PRL“主編推薦”


 

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郭亞洲發表的論文在PRL網站主頁展示

 

(3)郭亞洲教授在航空結構的抗衝擊設計中做出了突出貢獻。郭亞洲作為主要成員參與了ARJ21、C919、CR929、MA700、大運以及某型航空發動機等多種型號中抗衝擊結構設計工作,在“材料動態性能測試-結構衝擊數值仿真-結構衝擊試驗驗證”這一工作循環中發揮了重要作用。獲得陝西省科學技術獎一等獎1項。此外,郭亞洲研發的動態實驗裝置應用於多家科研院所,提升了其基礎實驗能力。

郭亞洲教授活躍於衝擊動力學與飛行器結構抗衝擊設計領域,是該領域代表性的青年學者之一,由於研究工作突出,郭亞洲獲得了2019年國家自然科學基金“優秀青年基金項目”的支持。


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研究成果應用於我國多個型號的抗衝擊分析和優化設計中(左上ARJ21、右上MA700、左下C919、右下Y20)

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