时圣波


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基本信息 The basic information

时圣波

航天学院

博士研究生毕业

工学博士

副教授

航空宇航科学-飞行器设计

工作经历 Work Experience

2013.10-2016.04    西北工业大学    航天学院    飞行器设计专业    讲师

2016.05-至今         西北工业大学    航天学院    飞行器设计专业    副教授(破格)

2018.11-2019.11   英国布里斯托尔大学  航空航天工程系  先进复合材料创新与科学实验室  荣誉研究学者(访问学者) 合作host:Dr Alberto Pirrera

时圣波,男,汉族,中共党员,1985年2月出生于山东省菏泽市。西北工业大学航天学院空天飞行技术研究所,副教授。2013年7月博士毕业于哈尔滨工业大学航天学院复合材料与结构研究所工程力学专业,导师为梁军教授(国家杰出青年基金获得者)。2013年10月进入西北工业大学航天学院工作,任讲师。2016年5月破格晋升为副教授。2018.11-2019.11在英国布里斯托尔大学航空航天工程系先进复合材料创新与科学实验室,与Dr. Alberto Pirrera 在高超声速飞行器变构型部件的形变预测与控制等方面开展合作研究。近年来主要针对极端服役环境下新型防热复合材料的高效防/隔热机理、一体化热防护结构及飞行器热防护系统设计方法等方面开展研究工作。系统地开展了硅基类、树脂基类防热材料的烧蚀机理及力学性能表征方法,进行了一体化热防护结构设计及性能研究,同时针对跨大气层运载器、天地往返空天飞行器等对象,开展了热防护材料及其结构在这类飞行器机身、机翼等部位的应用研究,建立了飞行器热防护系统的设计与优化方法。作为项目负责人,现主持国家自然科学基金、装备预研领域基金重点项目、装备预研领域基金一般项目、航天支撑技术基金、上海航天创新基金、中央高校基本科研业务费、航天科研院所合作项目等课题,参与了国家自然科学基金重点项目、军委科技委创新特区先进航天主题重点项目、国防863重点项目、火箭军预研基金项目等13项课题研究。掌握了多种理论和数值分析方法,掌握了硅基、碳基、碳化复合材料的烧蚀性能工程计算方法,积累了大量的实验研究和程序开发经验。迄今,以第一作者在Composite Science and Technology、Applied Thermal Engineering、Int. J. Heat and Mass Transfer、Polymer Composites、Journal of Composite Materials、Materials and Design等国际、国内学术期刊上发表学术论文30余篇,并受邀担任Journal of Spacecraft and Rocket(AIAA主办)、Composite Science and Technology等15种期刊审稿人。

教育经历 Education Experience

2004.09-2008.07    哈尔滨工程大学    航天与建筑工程学院    工程力学专业    本科(工学学士)

2008.09-2013.07    哈尔滨工业大学    航天学院                     工程力学专业    本科直攻博(工学博士)

2008.09-2013.07在哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所(特种环境复合材料技术国防科技重点实验室)攻读博士学位,导师为梁军教授,主要研究方向为树脂基防热复合材料的烧蚀机理及热/力学行为。

教育教学 Education And Teaching

1. 教学情况

目前主要讲授本科生课程2门,研究生课程1门:

本科生课程:(1)航天飞行器设计,56学时,大三第二学期;

                    (2)导弹总体设计原理,40学时,大三第二学期。

研究生课程:(1)飞行器防热结构设计,40学时,硕士一年级第二学期。

2. 指导本科生毕业设计情况

2014届

戴存喜《吸气式运载器热结构设计与力热特性分析》(获得2014届西北工业大学本科毕业设计优秀论文)2014年毕业后本校读研

申延强《微小卫星结构设计及动力学性能分析》2014年毕业后到解放军空军工程大学读研

李可《吸气式高超声速飞行器内/外流耦合建模研究》2014年毕业后本校读研

张云伟《吸气式高超声速飞行器机体/发动机力热耦合建模》2014年毕业后本校读研(硕博连读)

王京士《新型微小卫星总体概念设计》2014年毕业后本校读研

2015届

李颖洁《变体飞行器形状记忆聚合物的力学特性分析》2015年毕业后本校读研

吕柔《新型波纹夹芯热防护结构的高温强度性能》2015年毕业后出国读研

高戈《微纳卫星机电热多功能结构设计及力学性能研究》2015年毕业后留校担任学院本科生辅导员工作

张孝南《机电热一体化结构的热-力-电多物理场耦合分析》2015年毕业后本校读研

More coming in the year of 2016......

3. 指导学生参加科技活动情况

(1)全国未来飞行器设计大赛,2014年6月-11月,指导研究生赵成泽、宋一凡、李奥、韩兆峰等参加由中国航空学会主办的“创新杯”第六届全国未来飞行器设计大赛,获得全国专业组一等奖。

(2)本科生国际合作交流项目,2016年4月8日-19日,担任2016年中国西北工业大学和法国INSA Lyon大学NPU-INSA Lyon大学春季学校“微型火箭设计与制作”交流项目指导教师。(项目组成员包括4名法国INSA Lyon大学本科生和8名航天学院本科生,项目组组长张曦)

(3)本科生高峰体验计划项目,2016-2018,组合动力飞行器防热/承载一体化热防护系统设计与分析,项目组成员:罗梓浩、仇鸿超、王子琦、罗琦、臧健、汤锐等。

(4)大学生创新创业项目,2017-2018,高超声速飞行器烧蚀热防护系统设计与分析软件开发,项目组成员:苗升、王韧之等。

招生信息 Admission Information

欢迎有志于在先进飞行器热防护系统设计、轻质防热复合材料及其结构力学、高温固体力学、多功能复合材料及其结构等领域实现人生梦想,具有探索与钻研精神,拟发表国际高水平论文(课题组专属奖励)、进一步出国深造(基于与国外研究机构的合作关系,指导申报国家留学基金委项目,并推荐国外导师)的青年才俊推免、报考硕士、博士研究生!

研究生专业:飞行器设计,航天工程

需求专业:飞行器设计、工程力学、固体力学、机械设计及工程、工程热物理、复合材料学、航空制造工程等机械类相关专业均可联系报考。


荣誉获奖 Awards Information

荣誉称号

2016年10月,西北工业大学优秀青年教师“吴亚军”奖;

2016年4月,第二届NPU-INSA春季学校优秀指导教师;

2014年11月,“创新杯”第六届全国未来飞行器设计大赛专业一等奖指导教师;

2014年6月,2014届校本科毕业设计优秀论文指导教师。

科学研究 Scientific Research

研究领域:先进热防护技术

一. 研究方向

1. 高效防隔热/承载一体化热防护结构设计及性能表征

2. 新一代空天飞行器关键热端部位热防护系统设计

3. 超轻质耐烧蚀/防隔热一体化复合材料的烧蚀机理及性能

4. 新型轻质多功能一体化复合材料结构设计及性能表征

5. 高超声速飞行器变构型部件热防护结构设计及变形控制


1. 高效防隔热/承载一体化热防护结构设计及性能

随着未来飞行器对结构效率要求的不断提高,使得热防护系统在完成防隔热功能的前提下,同时需要承担多种飞行载荷,热防护技术不断趋于承力与防隔热一体化设计。本研究方向主要针对新型全复合材料波纹夹芯一体化热防护结构,研究热防护结构在超高温极端服役环境下的防隔热性能、等效刚度、等效强度等性能,预报结构的热屈曲形式和破坏模式,建立结构的高温力学性能测试方法,开展热防护结构在空天飞行器上的应用研究。

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图1 全复合材料防隔热/承载一体化热防护结构


2. 空天飞行器热防护系统设计

本研究方向主要面向高超声速飞行器、导弹、空天飞行器等,根据飞行器弹道学科、几何学科、结构学科等输入条件,计算飞行器的气动热环境条件,并基于热防护系统材料数据库和型号数据库,开展飞行器热防护系统的设计与优化方法。最终输出飞行器表面的热防护系统方案、防热层厚度、热防护系统总质量等信息,为飞行器的概念设计或方案论证提供技术支撑。

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图 2 空天飞行器机翼部位一体化热防护系统设计


3. 烧蚀类防热复合材料的烧蚀机理及性能

烧蚀热防护是目前应用较广泛的热防护技术。本研究方向主要针对高超声速飞行器大面积防热用树脂基复合材料、深空探测器返回舱(类“星辰号”飞船)大面积防热用轻质碳酚醛烧蚀体(PICA材料)等,开展防热材料的烧蚀机理及性能预报方法,建立防热材料的氧乙炔动态烧蚀实验及太阳光辐射加热实验等测试手段,研究高温环境下内部微观结构变化对防热结构力学性能的影响规律。

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图3 防热材料的烧蚀模型及地面烧蚀实验

二. 主持的科研项目

  1. 国家自然科学基金青年科学基金项目,聚合物基防热复合材料的热变形及高温刚度和强度性能衰减分析,2015.01-2017.12. (No.11402202) (主持,结题)

  2. 航天支撑技术基金,新型波纹夹芯防隔热/承载一体化热防护结构在xxx上的应用研究,2014.01-2015.12. (No.2014KC020141) (主持,结题)

  3. 装备预研领域基金一般项目,全复合材料防热/承载一体化热防护结构设计及性能分析,2016.10-2018.12. (主持,结题)

  4. 中央高校基本科研业务费自由探索类项目,新型波纹夹芯防隔热/承载一体化热防护结构设计及力学性能研究,2014.05-2016.05. (No. 3102014JCQ01001) (主持,结题)

  5. 装备预研领域基金重点项目,轻质耐烧蚀涂层材料基础研究,2018.01-2020.12. (主持,在研)

  6. 中央高校基本科研业务费自由探索类项目,复合材料一体化热防护结构的变复杂度模型,2016.12-2018.12. (主持,在研)

  7. 上海航天创新基金项目,轻质耐烧蚀复合材料及其在运载火箭上的应用研究,2016.10-2018.10.(主持,在研)

  8. 装备预研领域基金一般项目,轻质有机无机双网络结构防隔热一体化复合材料研究,2019.01-2020.12. (主持,在研)

  9. 科研院所合作课题,空间热环境分析及液体推进系统热控设计,2016.10-2017.12. (主持,结题)

  10. 西北工业大学引进人才科研启动项目,耐高温复合材料的高温强度性能预报模型,2013.12-2015.12. (主持,结题)

三. 参加的科研项目

  1. 国防863项目,xxx实验样机研制与验证技术,2015.07-2016.06. (No.2015KC080081) (参加,排名2,在研)

  2. 军委科技委创新特区重点项目,XXX热防护系统设计,2017.12-2018.12. (参加,子课题负责人,结题)

  3. 火箭军预研项目,XXX局部热防护材料研究,2017.06-2019.06. (参加,子课题负责人,在研)

学术成果 Academic Achievements

发表论文情况

近5年,以第一作者、通讯作者在Composite Science and Technology、Applied Thermal Engineering、International Journal of Heat and Mass Transfer、Polymer Composites、Journal of Composite Materials、Materials and Design等国际国内学术期刊上发表学术论文30余篇,SCI、EI收录20余篇。

代表性论文

Selected Key Publications of Dr. Shengbo Shi (Most cited)

  • Shengbo Shi, Jun Liang*, Guochang Lin and Fajun Yi. High temperature thermomechanical behavior of silica-phenolic composite exposed to heat flux environments. Composites Science and Technology, 2013, 87: 204-209.

      (杂志为复合材料领域唯一的一个一区期刊,影响因子为5.16)

           Highlights: The thermomechanical behavior of plolymer matrix thermoprotective material during chemical decomposition can be recognized as the coupled temperature-diffusion-deformation problem of porous elastomers under high temperatures. A coupled solution model for the problem was developed to analyze the thermal and mechanical responses of a silica-phenilic composite exposed to heat flux environments. A ?two-demensional digital image correlation (DIC) method was applied to measure the high-temperature deformation and strain.

           Download: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353813003163


    • Shengbo Shi, Jun Liang*, Rujie He. Thermal decomposition behavior of silica-phenolic composite exposed to one-sides radiant heating . Polymer composites, 2015, 36(8):1557-1564.

           (文章被高温固体力学领域著名学者,莫斯科鲍曼理工大学的Dimitrienko教授在论著 “Thermomechanics of Composite Structures under High Temperatures”中,对该部分内容进行了两次引用,给出了肯定评价)

            Highlights: The thermal decomposition behavior of silica-phenolic (SiFRP) composite was investigated using solar radiant heating experiment with one-sided heat flux. Thermogravimetric studies and combined thermal analysis techniques were performed to characterize the thermal decomposition kinetics of phenolic resin. On the basis of the density profile, the transition from char layer to pyrolysis zone to virgin material was estimated.

            Download: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pc.23074/full


    • Shengbo Shi, L. Gu, J. Liang, G. Fang, C. Gong, C. Dai. A mesomechanical model for predicting the degradation in stiffness of FRP composites subjected to combined thermal and mechanical loading. Materials & Design, 2016, 89(5): 1079-1085.

            Highlights: A mesomechanical model was presented to predict the degraded behavior of FRP composites supporting a static compressive loading under high temperatures. The thermal softening, thermal decomposition of the matrix material and phase transition of the reinforced fibers were considered in the developed model, which adversely affect the stiffness properties of the composite material. High temperature compression experiments were conducted to measure the temperature-dependent elastic modulus.

           Download: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127515306377


    发表论文目录

    杂志期刊(Peer Reviewed Journal Publications)

    2018年

    [17] Chunlin Gong, Yifan Wang*, Liangxian Gu, Shengbo Shi*. An approach for stress analysis of corrugated-core integrated thermal protection system under thermal and mechanical environment. Composite Structures, Volume 185, 1 February 2018, Pages 1-26.

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263822317314149


    2017年

    [16] Liangxian Gu, Yifan Wang, Shengbo Shi*, Cunxi Dai. An approach for bending and transient dynamic analysis of integrated thermal protection system with temperature-dependent material properties. Composite Structures 159 (2017) 128–143.

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S026382231630280X

    [15] Liangxian Gu, Yifan Wang, Shengbo Shi, Cunxi Dai. An approximate analytical method for nonlinear transient heat transfer through a metallic thermal protection system. International Journal of Heat and Mass Transfer 103 (2016) 582–593. 

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931016312728


    2016年

    [14] Shengbo Shi*, Linjie Li, Jun Liang, Shuo Tang. Surface and volumetric ablation behaviors of SiFRP composites at high heating rates for thermal protection applications. International Journal of Heat and Mass Transfer 102 (2016) 1190-1198.

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931016308043

    [13] Shengbo Shi*, Fajun Yi, Shuo Tang, Chunlin Gong, Yifan Wang. A solar radiant heating apparatus for measuring the thermal behavior of silica fiber phenolic composite for thermal protection applications. Applied Thermal Engineering, 106 (2016) 236–243. 

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359431116308912

    [12] Shengbo Shi*, Chunlin Gong, Jun Liang, Guodong Fang, Lihua Wen, Liangxian Gu. Ablation mechanism and properties of silica fiber-reinforced composite upon oxyacetylene torch exposure. Journal of Composite Materials, 2016, Vol. 50(27) 3853–3862.

    https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0021998315626504

    [11] Shengbo Shi*, Linjie Li, Guodong Fang, Jun Liang, Fajun Yi, Guochang Lin. Three-dimensional modeling and experimental validation of thermomechanical response of FRP composites exposed to one-sided heat flux. Materials & Design, 2016, 99:565-573.

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127516303835

    [10] Shengbo Shi*, Jun Liang, Liangxian Gu, Chunlin Gong, Lihua Wen and Yifan Wang. Degradation in comressive strength of silica/phenolic composites subjected to thermal and mechanical loading. Journal of Reinforced Plastics and Composites, 2016, 35(7):579-588.

    http://jrp.sagepub.com/content/early/2016/01/05/0731684415624769.full.pdf+html

    [9] Shengbo Shi*, Liangxian Gu, Jun Liang, Guodong Fang, Chunlin Gong, Cunxi Dai. A mesomechanical model for predicting the degradation in stiffness of FRP composites subjected to combined thermal and mechanical loading. Materials & Design, 2016, 89(5): 1079-1085.

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0264127515306377


    2015年

    [8] Shengbo Shi, Jun Liang*, Rujie He. Thermal decomposition behavior of silica-phenolic composite exposed to one-sided radiant heating. Polymer Composites, 2015, 36(8):1557-1564.

    http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pc.23074/full


    2014年

    [7] Shengbo Shi, Jun Liang*. Modeling of coupled temperature-displacement-diffusion problem for silica-phenolic composite under high temperature. Polymers and Polymer Composites, 2014, 22(2): 85-90.

    http://search.proquest.com/openview/8d73a79592f21fc211917dced48bb75e/1?pq-origsite=gscholar

    [6] 陈海龙,方国东*,李林杰,时圣波,梁军. 高硅氧/酚醛复合材料热-力-化学多物理场耦合计算. 复合材料学报,2014,31(3):533-540.

    http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1801.TB.20140123.1737.002.html


    2013年

    [5] Shengbo Shi, Jun Liang*, Guochang Lin and Fajun Yi. High temperature thermomechanical behavior of silica-phenolic composite exposed to heat flux environments. Composites Science and Technology, 2013, 87: 204-209.

    http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0266353813003163

    [4] Shengbo Shi, Jun Liang*, Fajun Yi and Guodong Fang. Modeling of one-dimensional thermal response of silica-phenolic composites with volume ablation. Journal of Composite Material, 2013, 47(18): 2219-2235.

    http://jcm.sagepub.com/content/47/18/2219.full.pdf+html

    [3] 时圣波*,梁军,刘志刚,丁小恒,方国东. 高硅氧/酚醛复合材料烧蚀环境下的吸热机理研究. 固体火箭技术,2013,36(1): 113-118.

    http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201301023.htm


    2012年与2011年

    [2] 王广飞,时圣波,梁军*. 金属热防护系统的结构设计及承载能力研究. 飞航导弹,2012,(10): 91-96.

    http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FHDD201210025.htm

    [1] 时圣波*,梁军,方国东. 热物理性能对高硅氧/酚醛复合材料烧蚀性能的影响. 固体火箭技术,2011,34(3): 354-359.

    http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GTHJ201103018.htm


    会议论文(Conference Publications/Presentations)

    [12] 时圣波,唐硕,梁军. 高超声速飞行器轻质耐烧蚀高温结构材料的烧蚀机理及性能. 第九届全国高超声速科技学术大会. 西安,2016.10. (分会场口头报告

    [11] 时圣波. 全复合材料一体化热防护结构的热响应预报模型. 第二十届全国复合材料学术会议. 中国大连,2018.8.24-26.(分会场特邀报告

    [10] 时圣波. 复合材料防热/承载一体化热结构设计及结构响应. 中国航天第八专业信息网(航天八网)2018年度学术交流会. 中国西安,2018.9.14-15.(分会场口头报告

    [9] 邱少杰,雷宝,时圣波. 复合材料防热/承载一体化热防护结构的热力耦合响应模型. 2018年全国固体力学学术会议,黑龙江哈尔滨,2018.11.(分会场口头报告

    [8] 时圣波*,王一凡,戴存喜,苗 升. 防热/承载一体化热结构热响应的半解析预报方法. 第三届中国国际复合材料科技大会,中国杭州,2017.10.20-23. (口头报告


    [7] Shengbo Shi*, Liangxian Gu, Cunxi Dai, Yifan Wang. Design and optimization of an integrated thermal protection system for space vehicles. 20th AIAA International Space Planes, Hypersonic Systems and Technologies Conference. Glasgow, Scotland, 6 - 9 July 2015.(EI收录)(English Oral Speaking)

    [6] 时圣波*,谷良贤,龚春林,戴存喜,梁军. 新型防隔热/承载一体化结构的屈曲特性及优化设计. 2014年全国固体力学会议.成都,四川,2014.(口头报告,Chinese Oral Speaking)

    [5] 时圣波, 梁军*, 李林杰, 方国东. 高硅氧/酚醛复合材料高温环境下的强度性能衰减分析. 中国力学大会—2013论文摘要集. 西安, 2013-08-19. MS5405, CSTAM2013-A31-1818.(口头报告,Chinese Oral Speaking)

    [4] Jun Liang*, Shengbo Shi, Linjie Li. Degradation in strength of silica fiber-reinforced phenolic resin composite under heat flux environment. 13th International Conference on Fracture. Beijing, 2013.(English Oral Speaking)

    [3] Shengbo Shi, Jun Liang*. Calculation of Temperature Field of High Silica/Phenolic Composite with Surface Ablation Considering Boundary Recession. 18th International Conference on composite materials (ICCM-18), 2011, Jeju, Korea.(Poster)

    [2] 时圣波, 梁军*, 靳丽莹, 王时玉. 球锥体外形高硅氧/酚醛烧蚀体的烧蚀性能研究. 中国力学学会学术大会. 哈尔滨, 2011, CSTAM2011-E03-0866.(口头报告,Chinese Oral Speaking)

    [1] Shengbo Shi, Jun. Liang*, Guodong Fang, et, al. Evaluation of the effective properties of high silica/phenolic composite under volumetric ablation condition. Advances in Heterogeneous Material Mechanics, 2011: 687-690.(EI收录)(English Oral Speaking)




    社会兼职 Social Appointments

    中国复合材料学会青年工作委员会委员(2018-)

    中国复合材料学会会员

    中国力学学会会员

    担任Journal of Spacecraft and Rocket (2014-)、Composites Science & Technology (2015-)、Composites Part A: Applied Science and Manufacturing (2015-)、Engineering Science and Technology (2015-)、International Journal of Turbo & Jet Engines (2015-)、Journal of Sandwich Structures and Materials (2016-)、Surface Review and Letters (2016-)、Advanced Engineering Materials (2017-)、Applied Thermal Engineering (2017-)、International Journal of Heat and Mass Transfer (2017-)、实验流体力学(2018-)、航空学报(2018-)、复合材料学报(2018-)、哈尔滨工程大学学报(2018-)、空气动力学学报(2018-)、宇航学报(2018-)等十余种国际国内学术期刊审稿人。

     

    团队信息 Team Information

    目前在航天学院空天飞行技术研究所从事相关的科研教学工作

    空间力/热环境与多场耦合模拟技术