美国纺织复合材料在航空结构上的应用研究(二)

纺织复合材料具有整体性能好,力学结构合理,高的损伤容限和显著的抵抗裂纹扩展的能力,为复合材料应用于主承力结构件提供了广阔的前景。本文介绍了美国在航空结构上对纺织复合材料的应用研究情况。     

评定复合材料抗冲击和损伤性能的研究

长期以来，一直采用CAI(冲击后压缩强度)来评定复合材料抗冲击和损伤的能力，大量实验数据证实，它是个物理意义比较含混的力学量，不能正确指导材料研究和设计选材。研究表明，复合材料结构的抗冲击耐久性和含冲击损伤的损伤容限分别对应于材料体系的损伤阻抗和损伤容限，并可以分别用对应静压痕力～凹坑深度曲线拐点的压痕力Fknee,和凹坑深度～压缩破坏应变曲线门槛值CAIT(Compression failure strain After Impact Threshold)来表征。     

二维和三维纺织结构复合材料弹性性能的研究

提出了预测纺织结构复合材料弹性模量的理论方法,该法考虑了结构中实际存在的纬向纤维束和经向纤维束的曲屈对纺织结构复合材料弹性性能的影响,建立了复合材料弹性性能与织物结构参数——纬向和经向纤维束平均取向角之间的关系;并通过实验测试考察了以二维和三维织物制备的碳纤维织物／环氧树脂复合材料的弹性性能,将弹性模量的理论计算结果和实验数据相比较,证明了所提出的计算模型是精确的     

美国纺织复合材料在航空结构上的应用研究①(一)

纺织复合材料具有整体性能好、力学结构合理、高的损伤容限和显著的抵抗裂纹扩展的能力,为复合材料应用于主承力结构件提供了广阔的前景。本文介绍了美国在航空结构上对纺织复合材料的应用研究情况。     

先进复合材料在直升机起落架上的应用探讨

随着复合材料在直升机机身结构上越来越广泛的应用，航空工程师们也非常关注先进复合材料在起落架结构上应用的可行性。本文从先进复合材料的基本性能入手，结合国外的研究现状，就先进复合材料在起落架具体结构的应用进行有益的探讨。     

复合材料在飞机主承力结构上的应用及无损检测标准

综述了国内外飞机复合材料主承力结构、机身应用现状及航空制件质量验收标准应用概况,阐述了航空复合材料零件验收标准的制定依据和原则,以及航空复合材料无损检测验收标准的主要内容;对比并分析了国际主要航空企业的无损检测验收标准,简述了飞机复合材料主承力结构及机身无损检测标准的发展趋势。     

复合材料层压结构的损伤容限设计

简要介绍了飞机机体中复合材料层压结构损伤容限设计的特点及其设计要点。     

复合材料机身壁板的强度分析与试验验证

复合材料在大型客机机身主承力结构应用是近年来的发展趋势,通过分析与大型壁板试验结合的方式研究了复合材料机身壁板的静力承载能力,以及疲劳与损伤容限特性。采用理论公式、半经验公式、有限元模态分析研究了蒙皮的屈曲载荷、壁板的承载能力。依靠创新的机身壁板多轴载荷试验系统,模拟机身壁板的实际受载情况,实现充压载荷、拉伸/压缩、剪切载荷的独立施加与组合施加。通过静力试验验证蒙皮屈曲的工程及有限元分析方法和壁板的剩余强度承载分析方法。引入预埋缺陷、BVID、VID冲击损伤,通过试验研究了损伤对应变分布的影响,并通过疲劳、损伤容限试验,验证了壁板的设计以及损伤的无扩展特性。     

复合材料在国外战略导弹和运载火箭结构上的应用

本文介绍了复合材料在国外宇航工业申的应用,举例说明复合材料在战略导弹和运载火箭结构上的应用与发展情况。     

复合材料韧性评定技术的实验研究

指出复合材料层压板的韧性评定应该包括损伤害限和损伤阻抗两方面内容，实验研究发现冲击凹坑深度是反映韧性最敏感的损伤参数，凹坑深度－冲击能量和冲击后压缩性能的关系曲线存在明显的特点特征点；研究指出有可能用静压痕试验方法替落锤冲击方法来预制损伤，并用4特定层复合材料层压板凹坑深度－压痕力曲线拐点处的接触力作为描述其损伤阻抗性能的物理量，用结构典型铺层复合材料层压板凹坑深度－冲击后压缩破坏应变曲线的门槛值作为描述其损伤容限性能的物理量。     

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。     

铝、钛基复合材料在航空发动机上的应用分析

介绍了金属基复合材料的优点;分析了铝合金和钛合金复合材料的性能,并讨论了2种复合材料在航空发动机部件上的应用前景。     

纳米碳复合材料在航空领域应用研究进展

航空材料的研究对航空技术的发展起着重要的支撑和保障作用,是航空现代化和高新技术发展的基础。现代航空业在结构和功能等多个方面都对航空材料的性能提出了更高的要求,而复合材料的应用可以很好地满足这些需求。纳米碳复合材料可以将碳纳米管和石墨烯等纳米材料优异的力学和功能特性在宏观尺度上最大程度地展现出来,在航空结构轻量化设计、电磁屏蔽、隐身和隔热等多个方面都表现出优异的性能。本文对国内外研究者们在纳米碳复合材料的结构及其功能特性方面取得的重要成果进行了系统阐述。相比于常规金属材料,纳米碳复合材料的研发为实现材料的结构–功能–智能一体化提供了切实可行的发展道路。     

高性能航空复合材料结构的关键力学问题研究进展

复合材料具备基于多种材料有机融合后所产生的“1+1>2”的优势,是实现航空飞行器结构轻量化、功能化与智能化的有效途径。然而,由于复合材料高各向异性、结构多尺度化等方面的特征,导致设计、制造及表征评价等方面都存在诸多问题与挑战。高性能复合材料结构在航空装备中的发展是一个涉及力学、材料、机械、控制等多学科融合的交叉性问题。本文针对其中涉及的若干关键力学问题,重点围绕近年来国内外在航空复合材料结构力学设计与性能评估、功能化设计以及制造工艺力学等3个方面的研究进展进行了概述,并对未来航空复合材料结构在这3方面的发展趋势进行了展望。     

高性能复合材料在直升机结构上的应用展望

出于减重和效率提升等目的,纤维增强复合材料在直升机结构上的用量日益增加。阐述了直升机结构设计特点与高性能复合材料应用的最佳比配性,介绍了国外直升机复合材料典型应用案例与发展趋势,总结了国内直升机复合材料应用现状与国外差距,展望了高性能复合材料未来技术需求。研究表明,国内直升机复合材料应用对比欧美国家存在技术代差;高性能结构复合材料、先进功能复合材料、结构功能一体化复合材料、低成本复合材料整体成型及复合材料高置信度虚拟认证技术是未来发展重点。     

纤维增强金属基复合材料及基在航空发动机上的应用

回顾了纤维复合材料，尤其是金属基复合材料的发展及应用情况，对金属基复合材料应用中涉及的一些问题进行了讨论。鉴于西方发达国家航空新材料研究以及在航空发动机上应用取得的巨大成功，和我国金属基复合材料的研制、应用落后的现状，呼吁在未来航空发动机发展规划中要加大对金属基复合材料及其应用的研究，重视建立适合金属基复合材料结构强度的寿命预测分析系统。