学霸的军工科研系统 学霸的军工科研系统 第728节

  常浩南提议道：

  “这样激光不是连续作用于同一个点上，烧蚀效果应该会减弱一些。”

  “我试过。”

  栗亚波从旁边的样品架上取下另外一块cfrp板交给常浩南。

  相比于后者刚刚看到的那些，这块板子的厚度要薄很多。

  与其说是一“块”，倒不如说是一“片”。

  常浩南肉眼估了一下，厚度可能连一毫米都没有……

  字面意义上的薄如蝉翼。

  不过，如果说之前那些还只能被称之为进度，那他手里这块板子所代表的东西，就能算是正儿八经的成果了。

  当然具体的应用价值另说。

  “在0.5毫米或者更薄的板子上，这样确实可以起效。”

  栗亚波说着小心翼翼地从常浩南手中把薄板接过来，对着实验室顶上的灯照了一下。

  甚至微微能透亮。

  然后才继续道：

  “不过，对于这么薄的板子来说，哪怕机械加工也一样很容易，而且这种薄板本身也几乎没什么实用价值，连当飞机蒙皮都太薄。”

  “但如果板子厚一点，比如到5毫米甚至1厘米，那无论是环切还是螺旋，又都没办法在一个周期里完成加工，而要是重复多次的话，那热效应是会累积的，最后的结果还是跟之前您看到的差不多。”

  “另外，就是如果想要打孔，而不只是去除多余基底材料的话，那这种切割方式最大只能处理2mm的孔，无论是螺栓还是铆钉……不对，复合材料没有延展性，不方便打铆钉……总之就是后续的加工处理也很麻烦，到头来还不如拿专用刀具做机械清除。”

  没错，碳纤维的应用量之所以很难提高，主要就是因为加工碳纤维的方式和加工金属几乎没区别。

  然而碳纤维的特性决定了用普通刀具很容易导致材料撕裂、纤维拉出、残余应力过大的问题。

  所以碳纤维部件，尤其碳纤维结构件的加工成本和工时一直居高不下，哪怕是价格高昂、利润率极高的远程宽体客机，也禁不住大量使用。

  一直到二十多年以后，占据最主流的复材加工方式也仍然是机械加工，只是技术人员通过多年以来海量的实践经验和大力出奇迹的力学计算，大大降低了加工损耗而已。

  然而这两种办法，对于2000年的华夏来说，显然都没条件。

  所以常浩南才建议栗亚波主攻一些奇技淫巧。

  比如激光或者水射流。

  后者又在查过一些资料之后被战略性放弃。

  于是就剩下激光加工这一个路数了。

  只是就栗亚波的实验结果来说，眼下的效果似乎还不如机械加工。

  后者好歹还没有热效应呢……

  不过，常浩南倒也不是太着急。

  按照原来的时间线，航空航天领域真正做到“大规模”应用碳纤维复材，尤其是涉及到结构件的部分，那都是2010以后的事情了。

  所以，他还是安慰了有些失落的栗亚波两句：

  “没关系，你这项目才开始不到一个月，后面还有的是时间……”

  常浩南说着找了张椅子坐下，半开玩笑地继续道：

  “而且，就凭你现在这些成果，估计都能直接去投nature……”

  他实际上是想说的是可以投nature的大子刊nature materials，只是话到嘴边才想起来这个期刊好像是21世纪初才创办的。

  所以说到一半就戛然而止了。

  “nature还是太难了吧……”

  栗亚波只当常浩南说的就是nature本身，当即摇了摇头：

  “用激光加工碳纤维是大概四五年前就有人提出来的思路，我只是稍微往前推了一点，而且加工超薄板也没什么应用价值。”

  常浩南则摆了摆手：

  “就是因为没有应用价值才让你随便发，真能用的话就得去注册专利了……”

  然后也没有再多解释什么，干脆回到论文的话题上：

  “你可以再用torch multiphysics或者materials studio稍微做几个动力学模拟，结果准确性差点问题不大，只要定性角度能解释就行，到时候可以发个jacs，或者再等等，发我们自己的jcas……”

  materials studio是accelrys公司在2000年年初才开发的一款数值计算软件，因为是专精于分子动力学计算，加上还借鉴了不少torch multiphysics的内容，所以在这个领域的表现不比后者差。

  不过这一次，栗亚波却没有接着常浩南的话茬继续，而是突然话锋一转：

  “说起模拟，老师，我之前确实用torch multiphysics模拟过热烧蚀对cfrp材料的作用效果。”

  “结果怎么样？”

  对于非金属复材的模拟准确性，常浩南并没有抱太高的期望。

  栗亚波此时已经坐回到了电脑前面：

  “按照惯例，为了加快计算速度，我们都是只模拟10ms的烧蚀效果，确实跟您之前说的一样，在碳纤维上的准确性很差。”

  “不过前几天，我有一次睡觉之前输错了模拟持续时间，输成了1000ms，也就是1秒，然后第二天才发现电脑已经算了一晚上。结果那次的模拟准确度，反而比过去都高了很多。”

  “后来我又分组做了几次不一样的测试，发现总体上是模拟时间越长，跟实验结果相比的准确度就越高，我猜可能是因为有某种高度随机的机制，在时间短的时候比较明显，但时间长了之后就会趋于平均……”

  常浩南本来都已经准备离开了。

  但是听栗亚波说到这里，顿时又停下了脚步。

  第848章 被动技能的超神发挥

  栗亚波的猜测，算是一个分子动力学，乃至于整个微观物理领域比较常见的现象。

  由于无规则热运动的存在，单个分子在极短时间内的运动特性是无法精确预测的。

  但当大量分子组成宏观物质之后，就有了相对稳定的表观物理特征。

  就比如刚才常浩南提到过的分子模拟。

  如果只针对一个或者十個分子，研究它或者它们在下一个晶格弛豫时间内的动作，那就算整个过程完全正确，结果也大概率跟实验结果风马牛不相及。

  但如果把研究对象的规模和研究时间的数量级都提高一些，那即便在定量层面上还是非常离谱，往往还是能在定性层面上起到指导作用的。

  不过，具体到刚刚二人探讨的这个现象上面，这种解释似乎有点牵强。

  因为10ms，对于分子运动来说，已经是一个相当漫长的“宏观时间”了，加上研究对象也是表面附近的多层分子，应该足够把布朗运动带来的误差给抵消掉。

  想到这里，常浩南重新放下了已经拎起来的公文包，回到栗亚波身后：

  “我来看一下模拟结果。”

  这年头的普通pc运行速度有限，要想打开torch multiphysics或者materials studio这类复杂程度比较高、甚至还带有图形界面的数值计算软件且得等一段时间。

  好在栗亚波虽然进实验室的时间不长，但习惯很好，有每次工作结束之后整理数据的习惯。

  所以很快，一份excel数据表就呈现在了常浩南眼前。

  甚至在关键位置还有模拟结果的截图。

  “感觉……10ms的结果也不是完全没规律啊……”

  常浩南看着眼前密密麻麻的表格，觉得好像并没有自己想的那么夸张，于是问道：

  “你有没有试过更短的照射时间，比如1ms的情况？”

  “嗯……在软件上面试过。”

  栗亚波说着点进了excel文件的另一个工作表中：

  “不过没办法进行实验对照，所以不能算是有效数据。”

  “我们这台设备是连续激光源，不支持单次小于10ms的辐照时间，说明书上说如果设定值小于5，那时间误差会变大，而且会对激光器造成不必要的高负荷。”

  “另外，根据我之前搜集到的文献来看，2ms或者更低的激光照射就没办法对cfrp板产生足够的导热效果了，根本实现不了有效加工。”

  常浩南没有马上回答，而是又依序点进了另外几个工作表。

  发现果然在1000ms或者更长时间的模拟中，结果已经和实验数据拟合的相当不错。

  当然，是物理学意义上的“不错”。

  在分子物理中，r^2值能到0.8就已经可以烧高香了，至于9开头，甚至是几个9的那种结果，属于做梦都不敢想的内容。

  总之，至少在热加工方面，数值计算的精度已经比常浩南此前估计的好很多了。

  那10ms和100ms的误差突然变大，或许可以解释为……

  当高能射线照射到材料表面时，除了热效应之外，还有另外一种机理在同时对材料产生去除效果。

  如果照射时间比较长，足够碳纤维将热量传导到内部，那么呈现在宏观层面上的效果就是以热效应为主。

  所以数值计算的结果拟合良好。

  而当照射时间很短的时候，热效应还来不及体现，或者来不及充分体现出来，这样此消彼长之下，另外一种机理的效果就体现了出来。

  导致根据单纯热效应进行拟合的数值计算结果开始出现偏差。

  而时间越短，热效应的成分越少，拟合结果也就越差。

  合理。

  非常合理。

  这也是数值计算方法最主要的一个弱点。

  对于原理是黑盒，或者虽然不是黑盒，但存在多种机理相互影响，又没有一种作为主导的过程毫无办法。

  那么，接下来的工作就是要找到这种跟热效应同时存在的机理。

  而考虑到其在10ms量级的极短时间内就能呈现出效果，常浩南大胆推测，它很可能是一种真正意义上的瞬发作用。

  也就是在每次高能射线照射在材料表面的一瞬间产生一次作用，而跟后续的照射时间无关……

  “那这得搞台新设备才行啊……”