復合材料膠接修補金屬裂紋板的計算與實驗研究.pdf

1、為了延長老齡化飛機使用壽命確保飛機的飛行安全,必須對含缺陷構(gòu)件進行更換或者修理.損傷金屬飛機結(jié)構(gòu)的復合材料補片膠接修理技術(shù)是一項經(jīng)濟而有效的結(jié)構(gòu)延壽方法.國內(nèi)外在航空結(jié)構(gòu)膠接修理技術(shù)方面己取得很大成功,并繼續(xù)開展相關(guān)技術(shù)研究及其推廣應(yīng)用.該文研究含裂紋金屬板的修理問題.考慮到含裂紋結(jié)構(gòu)修補技術(shù)是三維問題,該文建立了裂紋修補問題的三維有限元模型.通過對模型的靜力分析,計算了斷裂參數(shù)J積分,并對模型進行了熱-力耦合場的應(yīng)力分析.完成了復合材

2、料補片修理單邊裂紋鋁板的實驗測試.經(jīng)過對模擬計算和實驗的數(shù)值分析,得到以下結(jié)果:1.裂紋板修補模型的J積分值沿板厚度方向基本上呈線性變化,這就說明沿厚度方向上裂紋擴展速度不相同;2.在修補前與修補后,裂紋板的J積分值與裂紋長度a的關(guān)系發(fā)生明顯的變化.在修補前,J是關(guān)于a的二次函數(shù);而修補后,J與a按線性變化;3.裂紋板修補后的J積分值有明顯降低;并且裂紋越長,修補效果越顯著;4.模擬計算表明:粘膠模量增大,J積分值降低,修補效果與粘膠模

3、量有關(guān);隨著粘膠厚度的增大,修補模型的J積分值略有增大后再逐步減小,應(yīng)合理選擇粘膠的厚度,盡量避免選擇J積分較大值時的粘膠厚度;隨著補片厚度的增加,修補模型的J積分值逐漸增大,到達一定量后又開始減小,因此補片的厚度需要合理選擇.5.熱應(yīng)力對修補效果有顯著影響,J積分值隨溫度降低而下降,且呈直線變化.溫度降低導致的熱應(yīng)力對修補效果有利.6.強度測試結(jié)果表明,含裂紋鋁板修補后的拉伸載荷比修補前有明顯提高,復合材料膠接修補金屬板后的靜強度可以