復合材料受損板膠結修補參數(shù)分析與設計.pdf

1、工程中層合板所用材料一般屬于纖維增強復合材料，它是通過較復雜工藝使增強纖維嵌入到連續(xù)的基體中而制備成的。由于纖維具有較高的強度與剛度，而樹脂等常用基體又具有化學惰性，因此使得整個纖維增強材料同樣性能不凡:除了具有很高的強度剛度外，在抗疲勞、抗腐蝕等方面也遠勝于金屬材料。加上復合材料本身質量較輕，還可以降低雷達反射面積，因而，復合材料在航空航天等飛行器結構中的應用與日俱增。
　　 然而無論材料性能有多么優(yōu)異，在實際制造或是飛機飛行

2、過程中難以避免地也會有損傷的出現(xiàn)。比如高速飛行時受到鳥類、砂石、冰雹、工件跌落或是子彈等的撞擊，便會形成損傷坑或是損傷孔。為了免去更換材料所帶來的巨額成本，就需要對其進行修補。而膠結修補作為簡便可行的一種修復手段，備受廣大專家學者青睞，本文正是基于這一工程實際問題而展開的。
　　 以往文獻中已有種種與此課題相關的理論研究或是試驗結果，然而前人的研究多是關注修補之后受損板的最終強度恢復問題，也就是最終抗拉載荷的大小，并沒有細致入微

3、地去探討修補對其內(nèi)部失效過程的影響。
　　 本文為了深入研究層合板內(nèi)部損傷機理，并在此基礎上考慮修補對拉伸中各失效形式的改善情況，于是采用三維逐漸損傷理論，將材料在拉伸過程中的失效分為幾個階段來加以討論，具體內(nèi)容有以下幾點:
　　 1.根據(jù)穿透型與半穿透型兩種損傷形式，分別用參數(shù)化編程的方法建立了包含三維逐漸損傷理論的受損及修補模型，然后采用常用的兩種材料對模型的精度加以驗證，以確保模擬的合理性。
　　 2.程序

4、精度得到肯定之后，對受損板及修補板整個拉伸過程進行了全面仿真。并針對失效過程中典型的三個階段，取出板內(nèi)各層單元的多種失效情況進行對比，得出修補對失效過程的直觀影響。
　　 3.針對初始失效這一階段，列出了補與不補時候層內(nèi)應力的分布云圖，并討論得出了修補對應力集中問題的改善情況。
　　 4.分別就膠結修補可能對結果造成影響的幾個參數(shù)進行了多次計算，如改變補片的直徑、厚度甚至鋪層角度等一系列參數(shù)，同樣予以拉伸失效的全過程模擬

5、。最后得出了這些參數(shù)對修補板中間失效形式的具體影響，為實際膠結修補時補片的選擇問題提供了富有價值的參考。
　　 綜合以上研究，得出的主要結論有:修補之后，每種失效單元數(shù)量均顯著下降，也就是說板的整體性能得到了提升;修補能夠大幅降低應力集中現(xiàn)象，由原來的孔邊90度方向主要受載轉化為整個孔邊平衡受載;補片直徑及厚度的選擇均有最優(yōu)值，單面修補時補片最優(yōu)相對直徑為2.5，厚度少許即可;而雙面修補最優(yōu)相對直徑為3.5，最優(yōu)相對厚度為1/4