【摘要】：隨著復合材料在飛機結(jié)構(gòu)中的廣泛使用,在飛機運營和維護過程中,復合材料結(jié)構(gòu)損傷的評估工作顯得越加重要。由于復合材料對沖擊載荷的敏感性,有必要對復合材料在低速沖擊載荷作用下出現(xiàn)的損傷進行評估,判斷含低速沖擊損傷復合材料結(jié)構(gòu)是否依舊滿足安全性要求。目前沖擊后的剩余強度是用于評估復合材料低速沖擊損傷的主要依據(jù),因此,本文對復合材料層合板低速沖擊和沖擊后的剩余強度進行了研究。研究內(nèi)容具體包括以下幾個方面:(1)通過對復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度作為復合材料層合板低速沖擊損傷的評估依據(jù)。針對現(xiàn)有常見的復合材料損傷容限分析方法的局限性,提出了一種復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復合材料層合板為分析對象,選取不同的沖擊能量,分別進行了低速沖擊試驗和沖擊后的剩余強度評估試驗。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、損傷狀態(tài)和剩余強度三個方面將仿真結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比,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行了進一步仿真分析。
【圖文】：

圖 2.1 復合材料結(jié)構(gòu)損傷容限相關(guān)適航條款運輸類飛機適航標準 CCAR§25.571 和咨詢通報 AC20-107B 中有關(guān)復合材料結(jié)構(gòu)損傷容的主要內(nèi)容概括如下[3][13]：（1） 運輸類飛機適航標準 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）評中對飛機結(jié)構(gòu)在不同載荷情況下的損傷容限要求進行了明確規(guī)定。CCAR-25.571 中的各條規(guī)均在其對應的咨詢通報 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“復合材料飛機結(jié)構(gòu)”為整合所有適航標準頒發(fā)的針對于航空器復合材料結(jié)構(gòu)

圖 2.2 損傷類別劃分與各類別損傷對應剩余強度要求圖 2.2 中，BVID 為目視勉強可見沖擊損傷，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，可將復合材料結(jié)構(gòu)的損傷容限要求（剩余強度要求部分）歸納為以下幾點：① 含 BVID 和允許的最大制造缺陷的復合材料結(jié)構(gòu)，應具備承受設(shè)計極限載荷的要求，即要求結(jié)構(gòu)剩余強度大于設(shè)計極限載荷；② 含 VID(包括較大 VID)的復合材料結(jié)構(gòu)，應具有承受設(shè)計限制載荷的能力，即要求結(jié)構(gòu)剩余強度大于設(shè)計限制載荷；③ 含離散源損傷的復合材料結(jié)構(gòu)，應具有承受返回載荷的能力，一般要求結(jié)構(gòu)剩余強度大于 70%設(shè)計限制載荷。④ 出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計時未預計到的意外損傷時，應立即報告制造商，等待處理。2.3.2 復合材料結(jié)構(gòu)損傷容限評定流程根據(jù)上文中對復合材料結(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合材料結(jié)構(gòu)損傷容限條款所
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻】

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本文編號：2674089