【摘要】：隨著復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的廣泛使用,在飛機(jī)運營和維護(hù)過程中,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷的評估工作顯得越加重要。由于復(fù)合材料對沖擊載荷的敏感性,有必要對復(fù)合材料在低速沖擊載荷作用下出現(xiàn)的損傷進(jìn)行評估,判斷含低速沖擊損傷復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是否依舊滿足安全性要求。目前沖擊后的剩余強(qiáng)度是用于評估復(fù)合材料低速沖擊損傷的主要依據(jù),因此,本文對復(fù)合材料層合板低速沖擊和沖擊后的剩余強(qiáng)度進(jìn)行了研究。研究內(nèi)容具體包括以下幾個方面:(1)通過對復(fù)合材料損傷容限相關(guān)適航要求的整理分析,確定了用沖擊后剩余強(qiáng)度作為復(fù)合材料層合板低速沖擊損傷的評估依據(jù)。針對現(xiàn)有常見的復(fù)合材料損傷容限分析方法的局限性,提出了一種復(fù)合材料層合板低速沖擊損傷全過程仿真分析方法,并規(guī)劃了驗證試驗的主要模塊和內(nèi)容。(2)以P2352W-19復(fù)合材料層合板為分析對象,選取不同的沖擊能量,分別進(jìn)行了低速沖擊試驗和沖擊后的剩余強(qiáng)度評估試驗。試驗結(jié)果為后續(xù)全過程仿真分析方法中損傷模式和本構(gòu)模型的確定提供了參考,并為后續(xù)仿真分析方法的有效性驗證提供了依據(jù)。(3)以P2352W-19復(fù)合材料層合板為分析對象,完成了從低速沖擊損傷發(fā)生到?jīng)_擊后壓縮破壞的全過程仿真分析。從沖擊響應(yīng)、損傷狀態(tài)和剩余強(qiáng)度三個方面將仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進(jìn)行了對比,驗證了仿真分析模型的有效性和計算精度。并以所建立模型為基礎(chǔ),對低速沖擊過程和沖擊后的壓縮破壞過程進(jìn)行了進(jìn)一步仿真分析。
【圖文】：

圖 2.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限相關(guān)適航條款運輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn) CCAR§25.571 和咨詢通報 AC20-107B 中有關(guān)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容的主要內(nèi)容概括如下[3][13]：（1） 運輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn) CCAR§25.571：25 部中結(jié)構(gòu)損傷容限要求在章節(jié)§25.571“結(jié)的損傷容限和疲勞評定”中進(jìn)行了具體描述。§25.571(a)“總則”中對結(jié)構(gòu)損傷容限評定要點及考慮的因素進(jìn)行了明確規(guī)定，§25.571(b)“損傷容限評定”和§25.571(e)“損傷容限（離散源）評中對飛機(jī)結(jié)構(gòu)在不同載荷情況下的損傷容限要求進(jìn)行了明確規(guī)定。CCAR-25.571 中的各條規(guī)均在其對應(yīng)的咨詢通報 AC25.571-1D 中有更為具體的解釋說明。（2） 咨詢通報 AC20-107B：AC20-107B 是針對航空器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)頒布的咨詢通報，，中，AC20-107B§8“結(jié)構(gòu)驗證——疲勞和損傷容限”對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限要求有著十分詳明確的規(guī)定，包括復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限評定的目的、流程、要求、考慮因素等。2.2.2AC20-107B§8 損傷容限評定解讀[13]AC20-107B“復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)”為整合所有適航標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)的針對于航空器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

圖 2.2 損傷類別劃分與各類別損傷對應(yīng)剩余強(qiáng)度要求圖 2.2 中，BVID 為目視勉強(qiáng)可見沖擊損傷，VID 為目視可見沖擊損傷。根據(jù)圖示內(nèi)容和AC20-107B§8 中的具體說明，可將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷容限要求（剩余強(qiáng)度要求部分）歸納為以下幾點：① 含 BVID 和允許的最大制造缺陷的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，應(yīng)具備承受設(shè)計極限載荷的要求，即要求結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度大于設(shè)計極限載荷；② 含 VID(包括較大 VID)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有承受設(shè)計限制載荷的能力，即要求結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度大于設(shè)計限制載荷；③ 含離散源損傷的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有承受返回載荷的能力，一般要求結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度大于 70%設(shè)計限制載荷。④ 出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計時未預(yù)計到的意外損傷時，應(yīng)立即報告制造商，等待處理。2.3.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限評定流程根據(jù)上文中對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷損傷容限相關(guān)適航條款的解讀和要求介紹，確定的損傷容限評定流程圖如圖 2.3 所示，圖 2.3 中所示的各流程均按照上文中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限條款所
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 馬立敏;張嘉振;岳廣全;劉建光;薛佳;;復(fù)合材料在新一代大型民用飛機(jī)中的應(yīng)用[J];復(fù)合材料學(xué)報;2015年02期

2 賈建東;;復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)沖擊損傷研究進(jìn)展[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2014年S1期

3 藍(lán)友澤;朱亮;徐志偉;;復(fù)合材料機(jī)翼格柵結(jié)構(gòu)低速沖擊損傷仿真研究[J];復(fù)合材料學(xué)報;2013年02期

4 杜善義;關(guān)志東;;我國大型客機(jī)先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)應(yīng)對策略思考[J];復(fù)合材料學(xué)報;2008年01期

5 滕錦;李斌太;莊茁;;z-pin增韌復(fù)合材料層合板低速沖擊損傷過程研究[J];工程力學(xué);2006年S1期

6 崔海坡;溫衛(wèi)東;崔海濤;;復(fù)合材料層合板沖擊損傷及剩余強(qiáng)度分析方法[J];固體力學(xué)學(xué)報;2006年03期

7 崔海坡;溫衛(wèi)東;崔海濤;;層合復(fù)合材料板的低速沖擊損傷及剩余壓縮強(qiáng)度研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2006年09期

8 林智育;許希武;;含任意橢圓核各向異性板雜交應(yīng)力有限元[J];固體力學(xué)學(xué)報;2006年02期

9 徐穎;溫衛(wèi)東;崔海坡;;復(fù)合材料層合板低速沖擊逐漸累積損傷預(yù)測方法[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2006年01期

10 崔海坡;溫衛(wèi)東;崔海濤;;復(fù)合材料層合板的低能沖擊損傷及剩余拉伸強(qiáng)度研究[J];宇航學(xué)報;2005年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 孫旋;復(fù)合材料加筋板沖擊損傷模擬和剩余強(qiáng)度分析[D];南京航空航天大學(xué);2010年

2 崔曉輝;起重機(jī)半圓形吊臂成形工藝研究及計算機(jī)仿真[D];華中科技大學(xué);2009年

本文編號：2674089