复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计研究

在先进的复合材料飞机结构上大量采用复合材料加筋板这种结构形式。因此,本文着重研究了复合材料变厚度加筋板后屈曲、冲击损伤与冲击损伤对承载能力的影响,以及复合材料变厚度加筋板冲击损伤、后屈曲、耐久性/损伤容限设计一体化综合试验方法。最后,作者根据多年从事飞机型号结构设计经验,并结合本文的研究结果,总结出15项复合材料变厚度加筋板后屈曲耐久性/损伤容限一体化设计技术,以期对我国预研新机的复合材料飞机结构设计,对已研飞机的复合材料飞机结构改进、评定有所启示。     

飞机结构的耐久性与损伤容限设计

飞机结构设计思想随着航空技术的发展而不断进步,经历了从静强度、动强度、疲劳强度到断裂强度的变化过程,耐久性/损伤容限设计是当前飞机结构设计规范的核心方法.本文归纳了飞机结构设计思想的发展历程,重点讨论了耐久性/损伤容限设计的基本思想、基本理论和基本方法,有助于深入理解该设计思想的本质.     

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。     

耐久性分析中疲劳断口 CCD 图象处理技术的研究

 针对结构耐久性分析对模拟试件断口（a,t）数据判读的迫切需求,利用计算机图象处理技术建立了一套用于疲劳断口数据采集、判读的CCD图象处理系统,编制了相应的数据处理应用软件。该系统可实现疲劳断口条纹尺寸测定、区域面积积分、裂纹角度测量等功能。且具有自动化程度高、操作简单、使用方便、准确度高、图象数据可存储、打印输出与重复使用等明显优点。并已成功地应用于某型飞机关键结构的耐久性评定。     

中国航空工业疲劳与结构完整性研究进展与展望

随着中国航空事业的发展,航空疲劳与结构完整性成为影响飞机结构寿命、安全性、可靠性的关键问题之一。经过多年来的努力,飞机结构从最初的静强度、安全寿命设计理念逐渐发展成以疲劳与结构完整性为指导的研制理念和方法,并在型号中取得了成功应用,使得新一代飞机结构的使用寿命、可靠性和经济性得到很大的提升。随着技术的发展和新型号的研制需求,这一领域又出现了许多亟待解决的新问题。本文从航空工业角度梳理了自2000年以来中国航空结构疲劳研究的进展和主要成果,重点介绍了在航空材料/结构/工艺、分析评估理论研究、疲劳试验技术以及飞机寿命管理等方面的研究进展和应用概况,在此基础上从型号研制及工程发展角度提出了对中国航空疲劳需要重点关注的研究方向的建议,以期为中国航空结构技术发展提供借鉴。     

综合考虑载荷谱和结构特性分散的概率断裂力学方法

在飞机结构的设计定型阶段,要综合考虑载荷谱和结构特性的分散评估机群的可靠寿命。为此,进行了某型飞机结构细节的TA15M钛合金模拟试件在3个单机谱下的耐久性试验,断口判读得到主裂纹扩展(a,t)数据,反推得到了当量初始缺陷尺寸(EIFS)。对比分析表明,载荷谱分散对EIFS分布参数无影响,估计得到了通用EIFS分布参数。建立了考虑载荷谱分散的裂纹扩展对数正态随机变量模型及参数估计方法,由此确定裂纹超越概率并进行损伤度评估,建立了综合考虑载荷谱和结构特性分散的概率断裂力学方法(PFMA)。     

损伤力学模型在胶接结构耐久性/损伤容限分析中的应用

介绍了胶接结构胶层在简单加卸载情形下的损伤演化本构模型及其数值计算方法的国外研究工作,并对其在胶接结构的耐久性／损伤容限工程评估中的应用进行了分析评述,目的希望推动国内在航空胶接结构设计分析中的应用研究工作。     

给定寿命下的疲劳裂纹尺寸分布

 本文论证了疲劳裂纹超值概率和疲劳寿命破坏率之间的等同性。由给定裂纹尺寸下疲劳寿命的分布推导出给定寿命下疲劳裂纹超值概率和疲劳裂纹尺寸分布,建立了三维空间的P-a-t曲面方程。     

飞机结构检修一体化的实现与分析方法

飞机结构的检修一体化要求是保证结构优化设计的一个主要方面.全面分析了影响结构检修的主要因素,提出了飞机结构检修一体化的分析与实现方法,并给出了分析流程图.还给出了一个算例证明方法的可行性.将该方法用于新研飞机结构的设计和定寿阶段,有利于制定最佳的检修方案,指导飞机结构将来的检修安排.      

飞机结构经济维修方案优化技术

在现代先进飞机结构耐久性设计技术中,结构经济维修是一个重要方面.为了确保飞机结构的经济寿命和可靠性,必须制订合理的结构经济维修方案.本文详细地讨论了各种因素对确定飞机结构经济维修方案的影响及其确定原则,从工程实用的角度建立了以耐久性分析为基础的飞机结构经济维修方案优化方法.该方法考虑了修理后结构经济寿命估算的特点,给出了一个实际飞机结构修理方案制订的算例.