复合材料因其优异的性能,应用十分广泛,但在制造及使用过程中难免会产生微裂纹等损伤。智能自修复材料通过将自然界中生命体自愈合的仿生学思想融入一般材料中可以实现材料损伤时的自修复功能。本文主要针对树脂基复合材料外援型自修复中管网载体进行研究,对管网载体的管径进行优化,并辅以仿真与实验进行验证。首先,研究以环氧树脂E51(618)为基体材料,通过泊松比和三点弯曲实验测得环氧树脂基本参数,其泊松比为0.34,弹性模量为3.27GPa,弯曲强度为87.12MPa。根据管网的结构特性,确定管网的优化目标函数为管网体积百分比f1(D)和沿程水头损失f2(D),其中,通过有限元仿真获取管网体积百分比约束范围Vlimit为5.13%,结合哈迪克罗斯迭代法量化沿程水头损失。根据优化目标函数及约束条件建立管网载体优化数学模型,主要包括单入单出、单入双出、双入单出和双入双出四种基本管网模型。其次,采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对管网模型进行优化,根据管径、流速、水头损失和流量的方差值筛选出合适的优化结果进行实物研制。为验证NSGA-Ⅱ算法优化结果,采用多目标模拟退火算法(MOSA)与NSGA-Ⅱ算法进行对比分析。结果表明:NSGA-Ⅱ与MOSA算法两者均能获得的较好的Pareto最优解集,但NSGA-Ⅱ算法获得的Pareto最优解集多样性更好,收敛效率更好。再次,采用Fluent等CFD流体仿真软件模拟管网内部液体的流动情况,并与优化结果的流速及方向等进行对比。结果表明:所选取的Pareto最优解(a)、(b)、(c)的仿真结果与优化结果相比,流速平均误差分别为4.227%、5.148、9.136%,方向完全一致,仿真与优化结果相一致。最后,根据优化结果研制管网实物,并对管网的体积百分比、互通性以及加入管网后的环氧树脂板进行实验验证研究。结果表明:管网体积百分比满足约束要求,且管网内部为相互贯通的,在基体材料为纯环氧树脂和含玻璃纤维的复合环氧树脂两种情况下,埋入的管网均不会使基体材料性能出现明显下降。