复合材料胶接修补结构剩余强度分析

随着复合材料在航空结构中的广泛应用,航空复合材料修补技术也成为研究热点。通过复合材料单面胶接维修方法,将抛物线型损伤演化规律应用于胶层的损伤分析。对商业有限元软件进行了二次开发并建立了数值模型,研究了补片尺寸与厚度对修补结构压缩强度的影响。对复合材料胶接修补结构试验件进行剩余强度试验,研究了补片形状、尺寸、厚度等参数对修补后结构压缩剩余强度的影响。数值模拟结果与试验值吻合良好,误差在5%以内。     

航空先进聚合物基复合材料的修补

介绍了国内外航空聚合物基复合材料修补技术的发展概况,损伤特性,常见缺陷、损伤及损伤检查,损伤修补的必要性、重要性,损伤修补原则,损伤修补分类,以及复合材料层合板和蜂窝结构常见典型损伤的各种修补方法。     

飞机复合材料结构的修补与无损评估

叙述了常见飞机复合材料结构的缺陷、损伤及其产生原因分析 ,介绍了这些缺陷和损伤的修补技术以及修补件的检测方法、检测仪器和修补质量评估。     

飞机复合材料修理技术

<正>复合材料的修理一般采用胶接(粘接)修理技术,本文在对胶接修理类型、特点和修补效果进行论述的基础上,从胶粘剂,复合材料补片、被修理结构的表面处理和修理固化工艺等方面对胶接修补进行了分析,同时分析了胶接修补技术的核心——胶粘剂的固化技术。最后介绍了几种主要的飞机复合材料及其修理技术。复合材料是由两种或两种以上不同材料通过某种方式结合而成的新材料,其     

复合材料修补结构强度及寿命试验研究

为研究金属补片式复合材料修补结构的强度、疲劳性能及剩余强度性能,分析对比了单排及双排铆钉连接的金属补片式复合材料修补结构的破坏模式、静力破坏载荷、疲劳寿命及剩余强度,结果表明,双排铆钉连接的修补结构的强度、疲劳性能及剩余强度性能均优于单排铆钉连接的修补结构,研究结果可为铆钉连接的金属补片式复合材料修补结构强度及疲劳设计工作提供参考。     

复合材料贴片修补内部穿透裂纹的粘弹性分析

 本文研究用复合材料贴片修补含裂纹弹性板件的强度分析问题,着重考虑贴片或胶粘剂的各种粘弹性性质。获得了裂纹尖端应力强度因子及其随时间的变化关系,论述了复合材料贴片修补技术对结构强度的影响与作用。     

基于光纤光栅传感的复合材料蒙皮结构修补监测研究

复合材料结构粘接修补是一项被广泛应用的工程技术。采用光纤光栅对复合材料蒙皮结构的损伤和粘接修补结构的全过程进行了实时监测,通过理论分析与试验相结合,发现光纤光栅传感器可对结构损伤进行识别,可对修补结构进行监测,并可评估修补结构的性能。基于光纤光栅传感的修补结构监测对飞机结构的修补评估、保障安全具有实际的工程价值。     

复合材料补片胶接金属机体结构损伤修补方法设计研究

复合材料补片胶接金属机体结构损伤修补方法,是国外近十年来发展起来的一项修理技术。同常规机械连接修补方法相比,这项技术有很多优势,例如:不需要增加紧固孔,因此不会产生新的应力集中区域;复合材料补片成型简单,适合于复杂形状零件的修补;利用无损检测技术(例如涡流法)可对服役中修补后的飞机结构损伤进行监测。笔者在了解国外研究状况的基础上,结合概念研究和初步分析,就这项技术的设计问题提出了一些基本看法和观点,包括设计思想、影响因素、有限元模型和修补效果评估方法。     

复合材料修补片热固化方法研究

为了研究基于电加热的树脂基复合材料修补片热固化方法是否比传统热补仪加热的热固化方法更优越,本文采用Abaqus有限元分析方法,对基于电加热和传统热补仪加热的复合材料修补片结构模型固化过程进行了数值模拟,分析了两种热固化过程中树脂基复合材料的热应力场。最后通过实验方式固化复合材料修补片,并通过傅里叶红外光谱进行对比分析。对比结果表明：基于电加热的树脂基复合材料热固化方法加热更均匀,使得复合材料在固化过程中热应力的变化趋势更加平缓,减少了热应力集中的现象,从而提高了树脂基复合材料的热固化质量,优化了复合材料的热固化技术,还为电加热热固化技术的进一步研究奠定了基础,为更深入研究提供了可能。     

树脂基复合材料蜂窝夹层结构的修补技术

为了降低复合材料制造成本以及延长复合材料的使用寿命,其修补技术是不可缺少的。本文根据不同修补方法和材料体系对修补试件进行研究,并对材料修补后的试件强度和母板强度作了比较,结果证明有关复合材料蜂窝结构件受损后的修补问题得到了有效地解决。     

复合材料蜂窝夹芯结构修理后强度研究

对复合材料蜂窝夹芯结构受损伤之后的几种典型修理方法及修理材料、修理工艺等内容进行了试验研究。试验件分别模拟伤及单侧面板的非穿透损伤和伤及双侧面板的穿透损伤,分别采用单侧挖补、单侧加衬挖补和双面贴补法进行修理,然后进行面内单向压缩试验。给出了复合材料蜂窝夹芯结构修理前后的刚度和强度变化规律。为了同试验结果进行对比,还采用 NASTRAN软件对典型的非穿透挖补修理件进行了三维有限元应力分析,计算结果与试验结果吻合较好。     

复合材料修理技术浅论

介绍了复合材料的特点及加工工艺方法,针对目前复合材料存在的损伤容限/耐久性设计在理论上尚不完善等一些问题,着重阐述了复合材料的修理技术,对飞机设计及制造具有一定的参考作用。     

钛合金板铆接修理复合材料机身蒙皮分析

波音787飞机的机身蒙皮采用全复合材料,对于复合材料机身蒙皮的修理,波音787结构维修手册给出了明确的修理方案,其中包括复合材料机身蒙皮的钛合金板铆接修理。然而,对维修方案背后的理论依据,即强度、刚度等力学特性要求没有叙述。基于此,本文对复合材料机身蒙皮的钛合金板铆接修理建立了两种维修的三维有限元模型,分析了这两种维修方案母板、补片和填平板的应力大小和应力分布特性。研究表明:复合材料机身蒙皮大的穿透型裂纹钛合金板铆接修理能够满足静强度要求,两种维修方案的钛合金补片破坏源发生在不同位置。     

复合材料加筋板的阶梯式挖补修理稳定性分析

复合材料已在飞机结构中得到了广泛应用,其中胶接修补研究是当前复合材料结构修补中急待解决的重要问题之一。主要针对层合板结构胶接修理中的阶梯式挖补进行研究,建立了复合材料加筋板阶梯式挖补修理结构的有限元分析模型,并进行了屈曲数值分析,详细探讨了补片半径、补片阶梯数、筋距对挖补修理结构稳定性的影响规律。     

Structural health monitoring techniques for aircraft composite structures

In order for composite materials to be used more extensively in load carrying aircraft structures, they have to be maintained in a safe and economical manner. Critical flaws may be induced in the structure requiring repair before the next scheduled inspection. Continuous monitoring will significantly increase operational safety. The information acquired in real-time would also benefit the understanding on fracture mechanics of composites, improving the confidence in their use and broadening their applications. The cost of inspection is approximately one-third of acquiring and operating composite structures. In order to compete in the increasingly demanding area of aircraft structures cost effective techniques need to be developed. Large areas need to be scanned rapidly without removal of individual components, minimising the disruption of the structure’s operation. In this paper a review of currently used inspection methods is presented and some examples are described where Lamb wave based scanning techniques have been used to identify internal damage in multi-layered composite structures.     

雷达天线罩应急修补技术

以战时雷达天线罩的快速抢修为背景,利用研制的室温快速固化胶黏剂J-232、补片材料对雷达天线罩可能出现的战时损伤进行了模拟修补和试验验证.结果表明:所采用的修补材料及补片胶接修补技术完全满足某型号雷达天线罩应急修补技术要求,并能延长雷达天线罩的使用寿命.     

Dynamic analysis of the composite laminated repaired perforated plates by using multi-patch IGA method

The bonded repair techniques seem to be the most frequent procedures in the aviation maintenance. The achieved composite repaired perforated thin-walled plate is a complex geometry with high numerical analysis cost. The NURBS-based Isogeometric Analysis (IGA) proposes a sensible and affordable tool to carry out such geometry analysis. In this context, a well-known technique is to divide the original geometry assembly into number of simple neighbors connected geometries. In the present study the free vibration analysis of the perforated plates repaired on one side with an external bonded composite laminated patch is investigated. A multi-patch geometry modeling approach is implemented in line with the first order shear deformation theory of plates. In order to hold the geometry integrity and uniformity, all the degrees of freedom between adjacent geometry patches are completely tied through implementing a Nitsche method. To show the effectiveness and accuracy of the developed formulation, some representative results are extracted and compared with those from literature. The effects of geometrical as well as material parameters including boundary condition, cutout shape, and repair layup on the dynamic response of the repaired perforated plates are then investigated.     

胶接修复工艺的复合材料外涵机匣强度分析

航空发动机结构复材化是发动机减轻质量的主要途径。针对复合材料外涵机匣服役后的损伤特点,选用胶接修复工艺进行机匣修补。研究了不同胶接修复方法的修复效果和适用范围。基于三维渐进损伤方法,使用Abaqus软件建立了复合材料外涵机匣典型件胶接修复模型,对机匣危险区域损伤孔边和翻边处模拟了复合材料损伤的产生和演化,预测了使用填胶修复和预浸料修复的典型件模型静拉伸强度和实际机匣模型的静压缩强度。结果表明：损伤深度不超过厚度的10%时采用填胶修复以恢复气动外形,损伤深于厚度的10%至贯穿时预浸料修复能同时恢复机匣的强度和刚度。     

直升机复合材料桨叶修理

介绍了某型直升机复合材料桨叶缺陷、损伤的检测方法和复合材料桨叶的修理方法,并叙述了桨叶修理后的试验。     

基于弹簧质量模型的复合材料螺接修理载荷传递计算方法

复合材料螺接修理具有操作简便,对连接件表面处理的要求不高,施工快速、性能可靠等优点,在复合材料的临时修理、尤其是战伤修理中应用较为广泛。然而其修理设计过程较为复杂,难以满足工程快速定参的需要。在螺接接头弹簧质量模型的基础上,针对蒙皮和补片等宽的情况,提出了一种复合材料螺接修理结构载荷传递比例计算方法。通过引入载荷按刚度分配的原则对模型进行修正,将模型进一步推广到蒙皮宽度大于补片宽度的情况。然后讨论了模型中不同弹簧刚度的计算方法。给出了采用细观力学方法以及均匀化方法等计算含损伤蒙皮等效刚度的计算方法,推导得到了规则排列多列螺栓连接中各排螺栓等效刚度的计算方法,并证明该刚度满足叠加原理。最后,以含圆形损伤孔的复合材料蒙皮板的螺接修理问题为例,对模型进行了考核,并与有限元法（FEM）预测结果进行了对比。结果表明：模型预测结果与有限元结果吻合较好,预测误差最大为7.7%。采用该模型可以高效、准确地实现复合材料螺接修理的分析设计。