检索结果-内蒙古大学图书馆

机械科学与技术 2016年第3期35卷 484-488页

作者：郝建滨李旭东穆志韬海军航空工程学院青岛校区青岛266041

复合材料胶接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用,其应力状态对于修理效果有重要影响。本文中得到了修理结构中胶层的应力分布的解析解,与有限元数值结果吻合较好,表明该解析解合理有效。基于该解析解分析了胶层中的应力分布随修理参数... 详细信息

复合材料胶接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用,其应力状态对于修理效果有重要影响。本文中得到了修理结构中胶层的应力分布的解析解,与有限元数值结果吻合较好,表明该解析解合理有效。基于该解析解分析了胶层中的应力分布随修理参数的变化,结果表明:增加补片长度和厚度可以降低胶层中的剪应力,但是两者都有临界值,超过临界值后剪应力降低的趋势减缓;胶层中的剪应力随着胶层的厚度增加而减小,随着剪切模量的增加而增大。

关键词：修理参数复合材料胶层应力影响解析分析

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考虑湿热效应的蜂窝夹芯板修理参数分析

考虑湿热效应的蜂窝夹芯板修理参数分析

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作者：马传宁中国民航大学

学位级别：硕士

拥有轻质、耐腐蚀性、耐热、疲劳寿命高等诸多优点的复合材料蜂窝夹芯结构,因其符合经济化、油耗低的民机设计理念,在民用飞机中的应用占比逐年增加。飞机夹芯结构在服役期间,不仅面临着诸多种损伤修理问题,还要考虑不同的温度及湿度条... 详细信息

拥有轻质、耐腐蚀性、耐热、疲劳寿命高等诸多优点的复合材料蜂窝夹芯结构,因其符合经济化、油耗低的民机设计理念,在民用飞机中的应用占比逐年增加。飞机夹芯结构在服役期间,不仅面临着诸多种损伤修理问题,还要考虑不同的温度及湿度条件。目前,国内外有关湿热因素和修理构型对夹芯板动力学的研究较少,所以本文将湿热因素考虑到修理后的飞机夹芯结构中,对其振动特性进行研究。本文首先对飞机夹芯板的损伤类型进行归类研究,选择出常用的挖补和贴补的修理方法。根据修理设计制备了修理试验件,并进行了热环境模态测试试验。然后研究了修理夹芯板湿热振动的有限元理论方法,基于分段剪切变形理论和湿热等效理论得到了夹芯板的湿热振动求解方程,建立了修理夹芯板的湿热振动有限元仿真模型,结合实验结果来验证了模型的准确性。最后,利用有限元仿真进一步地研究了不同的修理参数对单侧挖补修理和单侧贴补修理这两种构型修理板的湿热振动特性差异。分析发现:在湿度和温度的逐渐增加下,完整夹芯板和修理夹芯板的固有频率会持续降低;贴补修理夹芯板的固有频率下降幅度大于挖补板,挖补修理法比贴补修理法的修复效果更佳;在挖补斜度从d=1:20下降至d=1:30和补片铺层从0层升至4层两种情形时,挖补修理夹芯板的固有频率皆呈下降趋势,较大的挖补斜度和较少的附加补片层数能提高挖补修理板的固有频率,并且有利于提升其对湿热因素影响的抵抗能力。挖补修理夹芯板的挖补斜度不宜过大,附加层补片的层数为2层较好,不宜过多;在补片为0到4层的范围内,贴补修理夹芯板的固有频率呈上升趋势,修理板的湿热敏感度也降低。随后在补片继续增加至6层,修理板的恢复效果逐渐下降,湿热敏感渐渐提升;补片搭接长从L=10mm增至L=30mm,贴补修理夹芯板固有频率皆呈下降趋势,修复效果逐渐下降。考虑贴补修理夹芯板的恢复效果和抵抗湿热因素能力,补片层数2层、补片搭接长度20mm为佳,不宜过多;附加层补片和贴补补片的铺层角度影响很小。

关键词：夹芯板挖补修理贴补修理振动特性湿热环境修理参数

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曲面复合材料胶接修理的力学分析与参数优化

曲面复合材料胶接修理的力学分析与参数优化

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作者：程起有西北工业大学

学位级别：硕士

复合材料胶接修理技术已经被应用于修理受损的金属或复合材料构件,以用来恢复受损构件的强度和刚度。但是,目前对于复合材料修理的研究大多限于平板结构,而对曲面结构修理所做的研究非常有限,所以迫切需要开展这方面的研究。本文结合航... 详细信息

复合材料胶接修理技术已经被应用于修理受损的金属或复合材料构件,以用来恢复受损构件的强度和刚度。但是,目前对于复合材料修理的研究大多限于平板结构,而对曲面结构修理所做的研究非常有限,所以迫切需要开展这方面的研究。本文结合航空科学基金项目:“复合材料结构维修技术研究”,采用三维有限元方法,研究了曲面复合材料胶接修理中,胶接参数对修理效果的影响。考虑到曲面复合材料的外形特殊性,及胶接修理的特点,建立了修理结构的力学分析模型:“三实体模型”。利用两个典型的修理实例对所建的力学分析模型进行了验证,结果表明:该模型计算结果准确可靠,适合于工程应用。采用该模型计算了贴补修理和挖补修理两种典型的胶接修理方式中,胶接参数对修理效果的影响。在贴补修理中,分析了补片的尺寸、楔形角、结构曲率及胶接缺陷等因素对胶接修理效果的影响。同时对比了单—双面胶接修理的效果。结果表明:①补片的大小和厚度对修理效果的影响最大,修理效果随着它们的值增大而增大,但不能太大,当周向尺寸为孔径的3倍、轴向尺寸为孔径的2倍、厚度取母板的一半时,修理效果最好。②楔形补片能提高修理效果,根据计算结果,补片的楔形角取10度较合适。③一般情况下,补片采用和母板相同的铺层设计。④结构的曲率越大,相同的修理工艺能取得更好的效果。⑤当存在胶接缺陷(尤其缺陷存在于胶层的周向边缘时)时会降低修理效果。⑥双面修理的效果要比单面修理的效果要好,如果条件允许,最好采用双面修理。分析了挖补修理中,补片的铺层阶差值、胶层的厚度及结构曲率的大小对胶接修理效果的影响。结果表明:①补片的铺层阶差值是影响修理效果最主要的因素,挖补效果随着阶差值增大而提高。阶差有一个最佳值,一般取单层层合板厚度的6倍。②胶层的厚度对挖补修理的效果影响不大。③在相同的修理条件下,结构曲率越大,修理效果越好。本文的研究工作为工程实际应用提供了借鉴,同时也为下一步的研究工作奠定了基础。

关键词：曲面复合材料贴补修理挖补修理有限元分析修理参数

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胶铆混合修理结构疲劳裂纹扩展性能分析

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机械工程学报 2023年第22期59卷 352-368页

作者：喻健缑百勇陈桂勇张腾马斌麟樊祥洪陈鑫王逸韬空军工程大学航空工程学院西安710038 中国人民解放军94795部队南通226500

蒙皮结构修理对于飞行器安全使用十分重要,修理工艺的不同往往导致修理结构的疲劳性能差异较大。现有文献资料大多集中于单一连接方式的载荷传导研究,对于采用混合连接方式修理的研究相对较少,并且缺乏对修理结构的疲劳寿命预测。针对... 详细信息

蒙皮结构修理对于飞行器安全使用十分重要,修理工艺的不同往往导致修理结构的疲劳性能差异较大。现有文献资料大多集中于单一连接方式的载荷传导研究,对于采用混合连接方式修理的研究相对较少,并且缺乏对修理结构的疲劳寿命预测。针对蒙皮修理结构的疲劳寿命预测问题,开展裂纹板、铆接修理、胶接修理和胶铆混合修理试验件的疲劳试验,并基于有限元方法建立裂纹扩展寿命预测模型。通过疲劳试验结果验证所建立的修理结构裂纹扩展寿命预测模型精度较高,预测得到修理结构疲劳寿命误差不大于10%。结果表明,相比铆接和胶接两种单一连接修理方式,胶铆混合修理方式能有效提高裂纹板疲劳寿命和胶接可靠性;建立的修理结构裂纹扩展寿命预测模型能可靠预测修理结构疲劳寿命,对于工程应用具有参考价值。

关键词：疲劳裂纹扩展疲劳寿命预测应力强度因子修理参数有限元分析

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A320机翼结构部段的超手册损伤与修理评估

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兵器装备工程学报 2023年第2期44卷 62-68页

作者：戴蔚杰陆晓华左洪福南京航空航天大学民航学院南京211106

针对典型A320机翼结构部段的超手册穿孔损伤,设计了超手册修理一般参数、补片加厚参数和紧固件扩孔参数,分析超手册穿孔损伤及其三组超手册修理参数下基于Abaqus有限元仿真的临界承载力。研究表明:穿孔损伤导致了结构临界承载力下降了9.... 详细信息

针对典型A320机翼结构部段的超手册穿孔损伤,设计了超手册修理一般参数、补片加厚参数和紧固件扩孔参数,分析超手册穿孔损伤及其三组超手册修理参数下基于Abaqus有限元仿真的临界承载力。研究表明:穿孔损伤导致了结构临界承载力下降了9.36%,而基于该损伤的超手册修理一般参数使临界承载力恢复到了原始部段的92.56%,补片加厚和紧固件扩孔参数分别将部段的临界承载力恢复至原始水平的99.78%和99.67%。超手册修理一般参数修理周期短但临界承载力较低;另两组参数承载力高但修理成本也相对更高,修理周期更长。本文中的分析方法为航空公司制定不同决策偏好的技术方案提供了选择依据。

关键词：机翼结构部段有限元分析临界承载力超手册损伤修理参数

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复合材料层压板胶接挖补修理分析方法及影响因素研究

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复合材料科学与工程 2024年第3期 91-96页

作者：宋贵宾黄光启杨胜春中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

对复合材料层压板胶接挖补修理后强度特性分析及评估方法开展了研究,提出了一种能够模拟复合材料挖补修理结构逐渐失效过程以及强度预测的数值分析方法;设计并完成了无损试样及楔形挖补修理试样的拉伸试验,以验证计算模型的有效性及精度... 详细信息

对复合材料层压板胶接挖补修理后强度特性分析及评估方法开展了研究,提出了一种能够模拟复合材料挖补修理结构逐渐失效过程以及强度预测的数值分析方法;设计并完成了无损试样及楔形挖补修理试样的拉伸试验,以验证计算模型的有效性及精度;最后,利用提出的数值分析模型,进行了复合材料挖补修理参数影响分析,发现5°为最优挖补修理角,胶层厚度以0.1 mm为宜。当补片铺层中0°和±45°层各占50%时,挖补修理层合板承载能力最高。

关键词：复合材料胶接修理强度失效分析修理参数

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湿热环境下复材胶接修理结构压缩极限载荷解析模型研究

湿热环境下复材胶接修理结构压缩极限载荷解析模型研究

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作者：苏日新上海交通大学

学位级别：硕士

随着复合材料结构和复合材料胶接结构在航空航天领域的广泛应用,对复合材料胶接结构问题的研究也越来越广泛。胶接修理是复合材料修理的主要方式,包括贴补法、挖补法和注射法。复合材料纤维方向抗压能力较抗拉能力更弱,复合材料受压相... 详细信息

随着复合材料结构和复合材料胶接结构在航空航天领域的广泛应用,对复合材料胶接结构问题的研究也越来越广泛。胶接修理是复合材料修理的主要方式,包括贴补法、挖补法和注射法。复合材料纤维方向抗压能力较抗拉能力更弱,复合材料受压相较于受拉更容易破坏,并且当前压缩的解析模型相关文献较拉伸的更少。胶接修理易受到湿热环境的影响而导致胶接强度下降,而在实际情况中,飞机往往是置于湿热环境下的,故对湿热环境下复合材料胶接修理结构压缩力学性能的研究是十分有意义的。本文建立了复材胶接修理结构压缩解析模型,建立了湿热环境下复材胶接修理结构压缩极限载荷解析模型。两个模型中胶层只考虑其剪切变形,而忽略母板和补片的剪切变形,假设母板和补片是线弹性的。复材胶接修理结构受压缩载荷后可能有三种破坏模式:母板压缩破坏,补片压缩破坏,胶层剪切破坏。其中,第一个模型在胶层剪切破坏时考虑了其弹塑性行为,胶层可能有四种力学行为:全部线弹性行为,靠近x=0附近区域完全塑性行为,靠近x=d1附近区域完全塑性行为,靠近x=0和x=d1附近区域完全塑性行为。第二个湿热模型不考虑胶层的弹塑性行为,对胶层采用线弹性模型,并考虑了湿热对复合材料力学性能的影响,以及湿热所产生的湿热应力。第一个模型通过胶层不同力学行为下相对应的边界和连续性条件,可以求得剪应变和纵向位置关系式中的未知系数,进而求得对应的极限载荷。第二个湿热模型通过引入二分法求解湿热环境下胶层剪切破坏模式对应的修理结构的极限载荷,解决该模式下直接求解极限载荷的困难。用第二个湿热模型的方法,并采用MATLAB编程,计算湿热环境下复材胶接修理结构压缩极限载荷的解析解,开展了复材胶接修理结构在湿热环境下的压缩试验,试验结果和解析解吻合良好,证明了第二个湿热模型的有效性。用第二个湿热模型研究单个修理参数变化或多个修理参数共同变化时对复材胶接修理结构胶层剪应力最大值和压缩极限载荷的影响,通过MATLAB编程计算,绘出多维曲面变化图,体现了解析模型相对于有限元模型和试验方法的优越性。得出结果:补片长度和补片厚度增大,极限载荷随之增大,并且增大的趋势逐渐趋于平缓,两者存在最优解;胶层厚度增大,极限载荷随之增大,且增大趋势趋于平缓。

关键词：复合材料湿热环境胶接修理极限载荷修理参数

来源：评论

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复合材料胶接挖补修理后拉伸性能研究

复合材料胶接挖补修理后拉伸性能研究

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中国力学大会（CCTAM 2019）

作者：唐萍关志东黎增山赵梦如北京航空航天大学中航工业成都飞机设计研究所

本文通过试验研究了挖补修理层合板的拉伸力学性能,结合强度、应变响应与破坏模式,评估了修理效果。采用完好件、损伤件和修理件对比的试验方法,对其强度恢复率进行分析。通过改变挖补斜度、损伤程度、单双面修理和母板厚度,研究了不同... 详细信息

本文通过试验研究了挖补修理层合板的拉伸力学性能,结合强度、应变响应与破坏模式,评估了修理效果。采用完好件、损伤件和修理件对比的试验方法,对其强度恢复率进行分析。通过改变挖补斜度、损伤程度、单双面修理和母板厚度,研究了不同修理参数下修理效果的差异和产生原因。结果表明,对于非穿透单面挖补修理层合板,挖补斜度为1:15.2的强度恢复率(80%～107%)高于挖补斜率为1:45.6的(80%～89%);对于含穿透损伤层合板,单面挖补修理强度恢复率(96%～102%)明显大于双面挖补修理(72%～78%),同时大于非穿透损伤结构的单面挖补修理的强度恢复率。当非穿透损伤单面挖补修理层合板母板厚度由12层增大至16层,破坏位置从修理区中部转移至边缘,且传力路径不再经过初始损伤孔边,强度恢复率(88%～91%)也相应增大。在试验基础上建立了相应的有限元模型,通过编写ABAQUS用户自定义场变量子程序USDFLD,采用三维Hashin准则对材料失效进行判断。数值模型预测得到的失效载荷和破坏模式与试验一致,验证了模型的有效性。之后,利用有限元模型对试验件失效机理进行进一步的分析和讨论。论文所得的研究结论可为实际工程中复合材料挖补修理方案设计提供参考。

关键词：复合材料挖补修理修理参数力学性能失效机理

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