复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法

分析国内外复合材料飞机结构材料许用值、设计许用值的确定原则和方法,研究给出了复合材料结构材料许用值的表征和应用、试验以反试验数据的统计分析方法,以及静强度、疲劳强度、损伤容限和修理设计许用值的确定方法.     

聚合物基复合材料自然老化寿命预测方法

通过对大量聚合物基复合材料自然老化数据的分析研究 ,建立了高置信度、高可靠度的自然老化寿命方程 ,从而可以求得工程结构设计中急需的聚合物基复合材料高置信度、高可靠度的自然老化寿命和老化剩余强度。同时 ,还提出了确定该老化方程中参数的小子样方法 ,在精度相同的情况下 ,该方法可以比传统的成组试验法节省 5 0 %以上的试件 ;而在试件数一定的条件下 ,则可以大大提高预测精度。文中给出了一个验证实例     

复合材料许用值试验件制造过程质量控制与检验

民用飞机复合材料许用值试验件的类型繁杂、批次多且制造精度要求高,试验件的制造过程需要严格的质量控制以提高试验件的合格率;复合材料许用值试验件数量庞大且每个试验件需要检测的参数多,要提高试验件的检测效率就必须有合理的检测方法。根据自身从事复合材料许用值工作的经验,提炼了一些制造过程质量控制方法和检测方法,为复合材料许用值试验件的制造提供参考。     

复合材料连接许用值确定方法研究

作者对国内航空结构正在使用的碳纤维,环氧树脂体系约1000个试样的单搭接和双搭接连接挤压强度进行了试验研究,发现在连接区常用的铺层范围内．复合材料层压板的单搭接挤压强度与具体的铺层形式无关,而仅仅与层压板的厚度／孔径比有关。因此,提出了一种用于确定复合材料结构机械连接设计许用值的新方法,并考虑了材料分散性、使用环境等因素对设计许用值的影响,用该方法得到的设计许用值已经在飞机设计中得到了应用。     

二维升降法

 提出了一种二维升降法,该方法不仅适用于极小样本情况,而且还可以综合利用以往积累的试验数据和当前的试验数据来预测敏感性变量的百分位值（安全疲劳极限、安全冲击强度等）和百分率（可靠度、破坏率等）。与传统的只能利用当前试验数据的升降法相比,其可利用的信息量有了大幅度增加,所以,在精度相同的情况下,可以节省大量试件;而在试件数一定的条件下,又能提高预测精度。还给出了一个对比实例。     

复合材料飞机结构设计许用值及其确定原则

 阐明了复合材料许用值和结构设计许用值的关系和区别,给出了它们更明确的定义。回顾了国内外在确定设计许用值方面的研究概况,介绍了复合材料飞机结构完整性方面的补充要求,给出了设计许用值的确定原则和进一步提高设计许用值的研究方向。     

复合材料结构设计值和冲击损伤容限许用值

 由于复合材料的引入,应该用“设计值”和“许用值”来代替“设计许用值”。讨论了设计值与许用值的关系,并指出复合材料结构压缩设计值主要取决于冲击损伤容限许用值。提出了应把冲击损伤破坏曲线定义为初步设计阶段用冲击损伤容限许用值,论证了这一定义的合理性,并给出了由该许用值确定压缩设计值的一般原则和过程。     

温热环境对复合材料结构承载能力影响试验研究

针对复合材料结构设计时需考虑湿热环境的影响这一问题,分别进行了室温和湿热环境下的标准试样级许用值试验及加筋壁板典型细节结构轴压和剪切载荷试验,给出了许用值试验的环境补偿因子及加筋壁板的破坏载荷。试验结果表明,标准试样级试验得到的设计值较为保守。因此,在进行复合材料结构设计时还应综合考虑典型细节试验的结果。     

复合材料盒段静力,耐久性和损伤容限一体化试验研究

本文通过某军机机翼整体油箱盒段在国内首次成功地完成了静力、耐久性和损伤容限一体化试验,给出了一整套符合结构完整性大纲要求的验证技术和工程上实用的试验程序;探索了试件上预制模拟各种低速冲击的人工损伤对复合材料结构静力、耐久性和损伤害限特性的影响程度;证实了用加重谱进行复合材料结构耐久性和损伤容限试验是解决复合材料疲劳分散性的有效技术途径;证明了复合材料盒段在引入冲击损伤后用加重谱进行耐久性试验,其密封功能仍满足国军标要求;验证了以冲击压缩破坏曲线的门槛值为基础确定设计许用应变值进行设计的复合材料结构具有“静力覆盖疲劳”和“损伤不扩展”特性。同时指出了该设计思想的保守性和局限性,提出了更新上述设计思想的研究方向。     

结构设计许用值和复合材料抗冲击性能的评定

从复合材料结构设计许用值的概念和复合材料的冲击后压缩强度性能出发，讨论了按NASA标准得到的CAI值与它们的关系，指出了传统的CAI值不能充分反映复合材料体系的抗冲击性能。且与结构压缩设计许用值无任何联系。在对复合材料结构完整性要求和作者的试验研究，和对国外文献总结的基础上，提出复合材料抗冲击性能的评定应包括损伤阻抗和损伤容限两方面。大量的试验数据证实复合材料层压板抗冲击性能存在拐点现象，在对拐点附近复合材料层压板的破坏机理研究基础上，建议用拐点附近的性能建立复合材料层压板抗冲击性能的评定体系，即可以用表面层在冲击下保持其完整性的最大能力（最大接触力）来表征复合材料体系的损伤阻抗（韧性）；用出现拐点后基本不变的压缩强度（破坏应变）门槛值来表征复合材料体系的损伤容限。     

BP神经网络在航空复合材料敲击检测中的应用

随着航空复合材料运用越来越广泛,其本身缺陷造成的事故也愈来愈多.提出一种利用敲击检测和BP神经网络的航空复合材料无损检测方法.首先运用敲击检测采集数据;然后运用平均值法和方差法来对数据进行修正;最后借助MATLAB软件进行BP神经网络数据分析,在训练数据4 000组、测试数据20组时,准确率可达90%.实例验证结果表明,基于BP神经网络的敲击检测方法可以实现航空复合材料缺陷的有效检测.     

可靠性分析在航空复合材料结构上的应用及展望

基于概率统计的可靠性分析研究对于航空复合材料结构有着重要的意义,一是航空结构尤其是民航结构的安全性要求极高,需要尽可能地预测或判断发生故障的可能性;二是复合材料的变异因素较多,采用传统设计导致折减系数较高。目前复合材料结构设计仍以安全系数的方法来保证结构的可靠性,在此过程中并不进行正式的风险评估,而基于概率的可靠性分析则设定一个可靠性目标来代替安全系数,但它需更成熟的概率统计方法以及大量的样本数据,所以只能作为传统结构设计的补充,在安全裕度不足时进行风险预测。论述了航空复合材料可靠性概率分析的历史演变、意义、主要理论方法以及一般步骤等内容,同时对复合材料结构的可靠性分析的未来进行了展望,为复合材料可靠性分析的发展和研究提供一定的参考。     

复合材料飞机结构强度新规范要点评述

基于过去20多年参与复合材料结构设计的经验教训和美国最新的军用飞机设计规范,阐述了中国复合材料结构强度设计和验证要点及与金属结构的差别。其要点为:以承认性能表征多样性和材料与结构同时形成为基础的材料和工艺要求;以承认初始缺陷/损伤对结构静强度有影响为基础的设计许用值确定方法;以需要特别考虑湿热环境影响为特点的静强度设计和验证;以承认静力覆盖疲劳和考虑冲击损伤阻抗为特点的耐久性设计和验证;以冲击损伤及损伤无扩展为基础的损伤容限设计和验证;以全尺寸部件和由试样、元件(包括典型结构件)、组合件组成的多层次积木式设计验证方法相结合为基础的结构验证试验。     

基于滑窗包络线法辨识复合圆柱壳结构的模态阻尼

由于复合圆柱壳阻尼机理的复杂性,目前还没有通用而有效的方法辨识该类结构的模态阻尼,因此提出一种基于滑窗包络线法的模态阻尼测试方法.首先,详细说明了滑窗包络线法测试复合圆柱壳阻尼的原理和总体思路;然后,提出了具体的测试复合圆柱壳结构模态阻尼的流程;最后,以局部涂敷约束层阻尼材料的复合圆柱壳为研究对象,对其阻尼特性进行了测试,并讨论了激励幅度对模态阻尼的影响.测试结果表明,所提出的方法获得的前5阶阻尼结果对应的方差最大不超过0.02%,具有较好的可重复性,从而确保具有较高的测试精度.      

P-S-N曲线测定的最大似然法

 本文提出了一种测定P-S-N曲线的最大似然法。这种方法利用了三参数S-N曲线方程,并用最大似然法和矩法求参数的估计值。通过对光滑试件和缺口试件在轴向加载下疲劳试验数据的处理,说明了该方法的应用,并分析了该方法的精度。     

截尾数据线性回归分析方法

提出一种新的回归分析方法,建立了截尾数据回归方程,给出回归系数和标准差的最佳无偏整体估计及其协方差矩阵。文中详细讨论了工程中最常见的正态分布截尾数据一元线性回归分析,给出其回归曲线的置信限和百分位值的置信区间估计,并将该方法推广到极值分布和威布尔分布的情况。传统回归分析只适用于来自正态分布的完全数据,对于截尾数据或威布尔分布数据则无能为力,目前工程上只能采用成组试验方法,结果导致试验量很大。本文方法能够很好地解决上述问题,与成组试验法相比,在试样数相同的条件下具有更高的精度,而在精度相同的情况下,则可以节省大量试样。