
國際民航組織(ICAO)曾在其所發表的《涉及金屬疲勞斷裂的重大飛機失事調查》報告中指出:20世紀80年代以來,由金屬疲勞斷裂引起的機毀人亡重大事故,平均每年發生100次(不包括中、蘇)。實際工程中發生的疲勞斷裂破壞,占全部力學破壞的50%~90%,是機械、結構失效的最常見形式。由此可見,科學家對疲勞斷裂問題的研究至關重要。而這也正是西北工業大學副教授謝偉一直以來沿襲的研究方向。
現如今,復合材料大量用于航空航天工業和汽車工業,謝偉又將自己的科研方向進行了擴展,在復合材料的疲勞斷裂這一領域進行著新的科研突破,為我國的航空航天事業貢獻著自己的科研力量。
結緣航空研究
本科階段,謝偉就讀于西北工業大學飛機系結構強度專業。那時候的他,對于航空航天仍很懵懂,報考也僅僅是出于學校離家近、專業熱門等樸實的原因,但在積累前行之中,謝偉對這一領域逐漸產生了深深的興趣,并通過4年的大學生活在材料、結構的疲勞、斷裂與可靠性分析與試驗技術等方面打下了扎實的基礎。
為了能在這一領域實現更大的突破,謝偉又接連考取了西北工業大學固體力學專業的碩士研究生與博士研究生,在結構材料多尺度模擬方面積累了豐富的經驗。
2008年10月,謝偉正式在西北工業大學航空學院航空結構工程系開始了自己的研究之路。
不懈開拓前行
不忘初心,堅定前行。博士畢業后的10年,謝偉始終在腳踏實地地追尋新的科研突破,特別是在材料的疲勞、斷裂等方面開展了一系列研究工作。
2011年,謝偉主持了國家自然科學基金“S-version有限元法及三維復合型裂紋擴展研究”。在這一項目中,他們從裂紋擴展的仿真方法和試驗兩個方面對三維復合型裂紋擴展進行研究。通過對S-version有限元法基本理論的研究,建立了三維S-version有限元法線彈性斷裂力學理論和基于S-version有限元法的三維虛擬裂紋擴展方法,開展了三維復合型疲勞裂紋擴展試驗,揭示了三維裂紋擴展規律。結合S-version有限元法的特點,發展了一種自動模擬三維復合型裂紋擴展路徑的新方法,實現了任意形狀的三維疲勞裂紋擴展仿真,為實現復雜結構的三維損傷容限耐久性預測設計提供了有力的理論和技術基礎。
2014年3月—2015年3月,謝偉還曾前往美國辛辛那提大學進行交流、學習,在那段時期他接觸到了光滑有限元方法,并以此作為起點開始了在這一方向的研究。在他的介紹下,記者了解到:在航空領域的計算過程中,經常會遇到一些大結構問題,新型高效有限元技術中的光滑有限元方法,計算效率更高也更加精確,能夠克服傳統計算方法的天然缺陷,如果對其進行深入研究,不僅更利于對大變形問題的研究與計算,還能推動我國的自主有限元軟件的開發,擺脫國外的技術控制,填補我國在這一領域的空白。
以此為契機,謝偉正式開始了在這一方向上的探索并在2016年成功申請了國家自然基金面上項目“三維廣布疲勞損傷擴展的多裂紋Sm-XFEM計算方法和試驗研究”,目前正在順利進行中。
科學研究之外,謝偉也在兼顧著學生的培養工作。在他看來,大學的本質就是培養人才,老師應該以學生為本進行教學工作。每學年,謝偉都擔任一門本科生課、兩門研究生課的教學,并在教學中注重對學生進行科研引導,最大限度地發揮學生的創新能力,做出更多優秀的科研成果。
未來,在現在的研究基礎之上,謝偉還將尋找一些新的領域進行擴展,探索一些新的算法并進行力學與生物學的交叉研究工作,腳踏實地,在科學研究推動工程應用以及培養更多優秀人才的道路上不斷前行!