本文關(guān)鍵詞：SR20飛機(jī)復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)壁板挖補(bǔ)維修力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： SR20飛機(jī) 復(fù)合材料 泡沫夾芯結(jié)構(gòu) 有限元 挖補(bǔ)維修 表面貼補(bǔ)鋪層

【摘要】：根據(jù)SR20飛機(jī)機(jī)身復(fù)合材料泡沫夾芯壁板結(jié)構(gòu),建立了復(fù)合材料泡沫夾芯壁板結(jié)構(gòu)理論模型、工程模型的挖補(bǔ)維修三維有限元模型。分析了有限元模型的收斂性,給出了合理的網(wǎng)格劃分密度。按照單元網(wǎng)格的雅克比值大于0.7的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了單元網(wǎng)格劃分。給出了合理的邊界條件。對含手冊規(guī)定最大尺寸損傷的復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)理論模型、工程模型進(jìn)行了應(yīng)力及強(qiáng)度分析。給出了單向拉伸、雙向拉伸、純剪切載荷作用下完好結(jié)構(gòu)和維修后結(jié)構(gòu)面板各材料主方向的應(yīng)力分布；基于最大應(yīng)力準(zhǔn)則給出了完好結(jié)構(gòu)和維修后結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。分析結(jié)果表明,維修后母板上與補(bǔ)片膠接的區(qū)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)中剛度梯度最大的區(qū)域,該區(qū)域的應(yīng)力水平最高,應(yīng)力極值點(diǎn)出現(xiàn)在母板上與最外層維修鋪層相接觸的邊界附近。維修后含非穿透損傷的理論模型,二次損傷發(fā)生在維修一側(cè)面板的最外層鋪層上；含穿透損傷的理論模型,由于結(jié)構(gòu)、外載荷及維修鋪層的對稱性,兩側(cè)面板的最外層鋪層均有可能發(fā)生二次損傷。原因是最外層鋪層直接與維修補(bǔ)片邊界相接觸,存在較大的幾何形狀突變,由維修區(qū)域剛度增大所引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重。維修后含非穿透和穿透損傷的工程模型,二次損傷均發(fā)生在夾芯結(jié)構(gòu)外側(cè)無幾何轉(zhuǎn)折面板的最外層鋪層上。這是由于工程模型中外側(cè)面板為平面結(jié)構(gòu),能夠很好地傳遞結(jié)構(gòu)邊界上的切向力,起主要承載作用；同時(shí)面板最外層鋪層與維修補(bǔ)片邊界直接接觸,應(yīng)力集中最嚴(yán)重。含非穿透損傷的工程模型,單向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為88.63%,雙向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為96.55%,純剪切載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為92.98%;含穿透損傷的工程模型,單向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為86.67%,雙向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為96.00%,純剪切載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為91.58%。挖補(bǔ)維修后會引起維修區(qū)域結(jié)構(gòu)剛度發(fā)生變化,結(jié)構(gòu)剛度變化所造成的應(yīng)力集中是維修后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降的主要原因。損傷類型不是維修后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的決定性因素。維修后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨表面貼補(bǔ)鋪層數(shù)量的增多而降低。但在維修過程中使用表面貼補(bǔ)鋪層可以減小修補(bǔ)區(qū)域的應(yīng)力梯度,提高維修搭接區(qū)域的抗剝離性能,使用1到2層表面貼補(bǔ)鋪層降低維修區(qū)域應(yīng)力梯度、提高維修質(zhì)量的效果最佳。對含超出維修手冊規(guī)定最大尺寸20%和50%損傷的復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)工程模型進(jìn)行了應(yīng)力和強(qiáng)度分析。挖補(bǔ)維修后,含超出手冊規(guī)定尺寸的非穿透和穿透損傷的工程模型,其二次損傷均發(fā)生在夾芯結(jié)構(gòu)外側(cè)無幾何轉(zhuǎn)折面板的最外層鋪層上,損傷模式、應(yīng)力極值點(diǎn)位置均與含手冊規(guī)定最大尺寸損傷的工程模型相同。含超出維修手冊規(guī)定最大尺寸20%非穿透損傷的工程模型,單向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為89.45%,雙向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為96.55%,純剪切載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為94.43%；含穿透損傷的工程模型,單向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為88.23%,雙向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為96.27%,純剪切載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為92.04%。含超出維修手冊規(guī)定最大尺寸50%非穿透損傷的工程模型,單向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為90.28%,雙向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為96.83%,純剪切載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為94.43%；含穿透損傷的工程模型,單向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為88.23%,雙向拉伸載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為96.55%,純剪切載荷下的強(qiáng)度恢復(fù)率為92.98%。與含手冊規(guī)定最大尺寸損傷的工程模型相比,含超手冊損傷的工程模型挖補(bǔ)維修后可獲得略高的強(qiáng)度恢復(fù)系數(shù),損傷尺寸增大并未造成維修后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降；挖補(bǔ)維修后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度下降的原因相同；未使用表面貼補(bǔ)鋪層時(shí)的應(yīng)力分布相似；使用表面貼補(bǔ)鋪層后結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布及強(qiáng)度隨表面貼補(bǔ)鋪層數(shù)量變化的規(guī)律也相同。使用表面貼補(bǔ)鋪層可以減小修補(bǔ)區(qū)域的應(yīng)力梯度,提高維修質(zhì)量�？梢詫謨該p傷的復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修。使用半厚度材料作為維修鋪層,或用低模量材料作為表面貼補(bǔ)鋪層,都能夠減小維修區(qū)剛度梯度,提高維修后結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
【學(xué)位授予單位】：中國民用航空飛行學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V25;TB33

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉樹亮;馬玉璞;郭萬濤;張興剛;;Z向增強(qiáng)泡沫夾芯結(jié)構(gòu)的制備技術(shù)研究[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2012年01期

2 董永祺;夾芯結(jié)構(gòu)及其新進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;1997年05期

3 焦洪杰;張以都;陳五一;張洪偉;;蛋殼夾芯結(jié)構(gòu)的變形機(jī)制及力學(xué)性能[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

4 羅輯;楊永忠;陳新萍;梁斌;閆雷鴿;;復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)挖補(bǔ)工藝[J];航空制造技術(shù);2010年06期

5 董永祺;;夾芯結(jié)構(gòu)的新進(jìn)展[J];玻璃鋼;1997年03期

6 梁偉;劉振祺;麥漢超;楊嘉陵;;基于輻射和傳導(dǎo)耦合的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)傳熱性能分析[J];強(qiáng)度與環(huán)境;2008年04期

7 許孟輝;邱志平;;復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)平壓性能不確定分析與優(yōu)化[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2013年04期

8 顧慧芝 ,彭曉洪 ,丁錫洪;復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)翼面的有限元分析[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);1989年01期

9 紀(jì)占玲;李運(yùn)澤;李運(yùn)華;;高溫載荷下金屬蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的相變和塑性分析[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2013年06期

10 叢立新;孫雨果;高亮;陳鵬;;改進(jìn)V-型復(fù)合材料褶皺夾芯結(jié)構(gòu)的制備及壓縮性能[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2014年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李頂河;劉巖;張雄;;復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的layerwise/solid-element方法[A];北京力學(xué)會第20屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

2 謝宗蕻;;飛行器復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊損傷容限問題研究[A];復(fù)合材料力學(xué)的現(xiàn)代進(jìn)展與工程應(yīng)用——全國復(fù)合材料力學(xué)研討會論文集[C];2007年

3 汪海;陳秀華;郭杏林;任明法;;復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)修理后強(qiáng)度研究[A];復(fù)合材料的現(xiàn)狀與發(fā)展——第十一屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2000年

4 張國旗;吳林志;馬力;;復(fù)合材料金字塔點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的面外壓縮和低速?zèng)_擊性能研究[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

5 王新筑;吳林志;孫雨果;;金屬泡沫復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)三點(diǎn)彎曲下的力學(xué)性能研究[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

6 殷莎;吳林志;馬力;;全復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的熱分析[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

7 李明;吳林志;關(guān)正西;馬力;王兵;;直桿點(diǎn)陣型和斜桿點(diǎn)陣型夾芯結(jié)構(gòu)彎曲性能對比性研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

8 馬連華;王親猛;楊慶生;;不規(guī)則蜂窩夾芯面內(nèi)等效彈性參數(shù)研究[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

9 熊健;吳林志;馬力;王兵;;鋁硅合金空心圓管夾芯結(jié)構(gòu)基本力學(xué)性能研究[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

10 楊立文;李巧;;復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)修理研究[A];探索 創(chuàng)新 交流——第五屆中國航空學(xué)會青年科技論壇文集(第5集)[C];2012年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 曾鳴;夾芯結(jié)構(gòu)材料助推玻鋼船艇輕質(zhì)高強(qiáng)低碳[N];中國建材報(bào);2010年

2 曾鳴;富于競爭力的FRP“三明治”夾芯材料[N];中國建材報(bào);2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 石姍姍;仿生格柵增強(qiáng)蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造與分析[D];大連理工大學(xué);2015年

2 王兵;纖維柱增強(qiáng)復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的制備工藝及力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 王世勛;復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

4 蘆頡;金屬蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的疲勞行為研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

5 婁佳;復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的彎曲、屈曲和振動(dòng)特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

6 謝中友;夾芯結(jié)構(gòu)局部壓入及彎曲塑性響應(yīng)的理論研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

7 李世強(qiáng);分層梯度多孔金屬夾芯結(jié)構(gòu)的沖擊力學(xué)行為[D];太原理工大學(xué);2015年

8 高亮;多功能復(fù)合點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)主動(dòng)換熱及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

9 劉加一;溫度對復(fù)合材料點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

10 張國旗;復(fù)合材料點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)吸能特性和抗低速?zèng)_擊性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 金明敏;木質(zhì)基點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

2 李巖奇;復(fù)合材料X型點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 胡凱;泡沫鋁夾芯結(jié)構(gòu)阻燃及抗低速?zèng)_擊性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 蔡克乾;復(fù)合材料折疊夾芯結(jié)構(gòu)制備及力學(xué)性能研究[D];大連理工大學(xué);2015年

5 張春;SR20飛機(jī)復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)壁板挖補(bǔ)維修力學(xué)性能研究[D];中國民用航空飛行學(xué)院;2016年

6 鄔志華;三維整體復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制備與性能[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

7 楊慧;縫合復(fù)合材料泡沫夾芯結(jié)構(gòu)細(xì)觀特征分析及剛度預(yù)測[D];上海交通大學(xué);2009年

8 張劍;復(fù)合材料柱/泡沫塑料夾芯結(jié)構(gòu)加工設(shè)備及模具的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

9 王孟孟;混雜纖維復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)靜載下數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

10 吳瓊;超輕質(zhì)夾芯結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能分析及優(yōu)化[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

，

本文編號：1187042