發(fā)布時間：2020-09-21 10:43

　　 隨著技術(shù)的發(fā)展,復(fù)合材料越來越高比例的應(yīng)用在飛機結(jié)構(gòu)中。復(fù)合材料損傷不可避免的出現(xiàn),對復(fù)合材料機身維修技術(shù)進行更進一步的研究變得意義重大。目前,關(guān)于膠鉚混合修理結(jié)構(gòu)的研究較少,且現(xiàn)存的絕大多數(shù)研究局限在有限元仿真與理論解析,對膠鉚混合修理結(jié)構(gòu)的實際失效模式、破壞部位、修理效果以及危險部位、破壞原因還不清楚。因此,本文針對復(fù)合材料飛機蒙皮,設(shè)計、制作、并完成了膠鉚混合修理試驗件的單軸拉伸實驗,并運用ANSYS有限元仿真軟件中的APDL命令流建立三維有限元仿真模型,進行了數(shù)值解析計算。通過科學(xué)實驗研究與有限元仿真輔助分析相結(jié)合的方式,研究了不同修理方式以及不同損傷尺寸對修理結(jié)構(gòu)件拉伸性能的影響。具體內(nèi)容如下:(1)設(shè)計、制作了無損板、60mm與30mm損傷孔徑的膠接修理板和膠鉚混合修理板五組試驗件,并在單軸拉伸載荷下完成了實驗。(2)對比分析無損板試驗件、60mm與30mm損傷孔徑膠接修理試驗件和膠鉚混合修理試驗件的失效強度、失效模式、斷口損傷形貌,結(jié)果表明:膠鉚混合修理方式的修理效果優(yōu)于膠接修理的修理效果,膠鉚混合修理的破壞模式為最外側(cè)鉚釘孔處斷裂、膠接修理的破壞模式為母板中部斷裂,不同修理方式下試驗件斷口損傷形貌相同,60mm與30mm損傷孔徑關(guān)于膠鉚混合修理試驗件影響的差別不太明顯。(3)以五組試驗件為基礎(chǔ),建立三維有限元模型,并完成了仿真數(shù)值計算。對比分析無損板模型、60mm與30mm損傷孔徑膠接修理板模型和膠鉚混合修理板模型中母板、補片、膠層的應(yīng)力云圖和應(yīng)力值,得出膠鉚混合修理結(jié)構(gòu)破壞最有可能出現(xiàn)的位置以及發(fā)生破壞的影響因素是應(yīng)力集中;60mm和30mm損傷孔徑膠鉚混合修理模型的應(yīng)力分布和危險部位相同。通過擬合膠鉚混合修理模型中母板應(yīng)力與損傷孔徑的關(guān)系曲線,分析了損傷孔徑大小與膠鉚混合修理方式下修理效果的關(guān)系;孔徑對修理效果的影響較小,要求不太嚴格時,可以忽略損傷孔大小的影響。
【學(xué)位單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V267
【部分圖文】：

人們就開始使用具有代表性的玻纖/環(huán)氧復(fù)合材料，在當(dāng)就得到了大量的應(yīng)用。但是，由于玻纖/環(huán)氧復(fù)合材料具有比剛其應(yīng)用于飛機構(gòu)件以及主承力結(jié)構(gòu)上。直到 1960 年左右，碳纖進復(fù)合材料開始出現(xiàn)并被大量使用在飛機機體結(jié)構(gòu)上，如 T30T300/913C 等。而這些復(fù)合材料中的碳纖維復(fù)合材料由于具有制造優(yōu)點，從而成為了人們的寵兒，得到大量的應(yīng)用。這些復(fù)合材料性能，可同時具有韌性差的缺點。直至 80 年代中期，一些中等纖維復(fù)合材料（IM6，T800，IM7 等）開始進入大批量生產(chǎn)時代機體結(jié)構(gòu)以及零部件上的應(yīng)用可以大大減輕機體的重量，提升飛飛行效率，降低運營成本，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，從而使得先進的應(yīng)用越來越多。在飛機制造時，世界各大飛機制造廠商都大大結(jié)構(gòu)中的使用量，復(fù)合材料和鋁合金、鈦合金、鋼類材料一起成材料。

各向異性復(fù)合材料的缺口敏感性較大。圖1-2 顯示了碳/環(huán)氧復(fù)合材料和鋁金屬的缺口敏感度的比較。圖中，隨著開孔直徑的增大，復(fù)合材料的強度比金屬的強度越來越低，故復(fù)合材料的缺口敏感性比金屬材料的缺口敏

6）卸掉加熱單元等固化儀器；7）完成損傷處的膠接后，在修理件上進行開孔；8）將鉚釘穿過（7）中以制作好的釘孔，使復(fù)合材料補片與蒙皮母板接合9）對修補區(qū)域進行外表修整；10）檢查修理部位的質(zhì)量，修理結(jié)果需符合相關(guān)的修理標準。膠鉚混合修理失效形式合材料膠鉚混合連接接頭用于連接緊固的鉚釘可能為單釘，也可能為多釘求而定。復(fù)合材料膠鉚混合連接接頭混的失效部位可能為鉚釘斷裂失效、者為被連接板的斷裂失效。而對于復(fù)合材料膠鉚混合修理結(jié)構(gòu)，鉚釘數(shù)量鉚釘，單一鉚釘無法使補片覆蓋損傷孔，并且，無論復(fù)合材料補片、鉚釘否，最終的失效部位都只能是母板斷裂失效。當(dāng)復(fù)合材料的承受載荷超過極現(xiàn)各種各樣的破壞形式。

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本文編號：2823393