直升机复合材料胶接修补方法研究

本文主要介绍了直九机复合材料损伤结构常用的胶接贴补修理方法，对在贴补修理研究过程中所用的力学模型、有限元模型、失效模型和试验结果等进行了总结，并对其工程应用效果进行了评估。     

含裂纹金属板复合材料胶接修补结构残余热应力分析

残余热应力会增大裂纹尖端的应力强度因子SIF,加快疲劳裂纹扩展速率,缩短修补结构的疲劳寿命。利用三维有限元方法,对含裂纹金属板复合材料胶接修补结构中的残余热应力进行了分析,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了修复结构裂纹尖端的SIF。并以SIF为判据,讨论了补片铺层方向、固化温度、胶层的材料参数对修复结构残余热应力的影响。结果表明,[0°/45°/-45°/90°]s的铺层方式可有效降低残余热应力引起的SIF;残余热应力引起的SIF随着固化温度的升高而线性增加;胶层的材料参数及胶层厚度对残余热应力引起的SIF影响不显著。     

复合材料胶接（下）

三、胶接接头设计1．胶接接头设计的基本原则归纳起来，胶接接头设计的基本原则有：（a）力求胶层受力均匀，避免或减小应力集中；（b）尽可能使胶层承受剪切力和拉伸压缩力，避免避裂力和剥离力；（c）合理地增大度接面积，提高接头的承载能力；（d）避免冲击载荷；（e）对层状制品的胶接要防止层间剥离；（f）应选择线热膨胀系数与复合材料一致的胶粘剂，或加一定填料改性；（g）应综合考虑接头的工艺性、经济性和环境影响，适当采用胶一铆，胶一焊和胶一螺栓等混合胶接形式。2．胶粘接接头的结构形式接头的结构形式有多种多样，以被粘物…     

艺术装饰复合材料的胶接工艺研究

通过在胶接过程中引入超声振动的方法,采用正交试验法研究了胶接工艺参数对艺术装饰复合材料胶接强度影响.结果表明,对艺术装饰复合材料胶接强度影响从大至小顺序为:振动时间>振幅>振动压力>振动位置,最佳胶接工艺参数为A3B5C3D5,即振动时间21s、振动压力0.35MPa、振动位置35mm和振幅57μm时取得胶接强度最大值...     

复合材料胶接（上）

本文简略叙述复合材料胶接的接头破坏形式，接头力学分析，接设计及测试方法。     

复合材料框架胶接接头超声检测研究

针对碳纤维复合材料框架胶接接头的胶接质量问题,提出了使用0.5～10 MHz的宽带窄脉冲探头单侧进行脉冲回波法快速检测。采取试验与理论相结合的方法,采集11种常用接头结构超声波,对其传播特性和检测信号特性进行分析。研究结果表明:试验提出的方法实现了对复合材料框架胶接接头的胶接质量检测,对实际工程检测具有较强的指导意义。     

胶接修理方式对复合材料层合板拉伸性能的影响

摘要：针对含圆形穿透损伤的复合材料层合板,分别采用双面贴补和挖补两种方式进行修理,对修补结构进行了拉伸性能测试,同时进行了完好板与含圆形穿透损伤未修理试验件的对比拉伸性能试验。试验结果表明：含圆形穿透损伤未修理试验件的拉伸强度仅为完好试验件拉伸强度的49.27%;采用贴补和挖补两种方式进行修理的结构拉伸强度恢复率能达到100%左右;试验件的破坏模式均为横向断裂,完好试验件的破坏出现在靠近加强片的位置,含圆形穿透损伤未修理试验件的破坏出现在圆形穿透孔所在横截面;50%的贴补修理试验件的破坏位置出现在非修理区,对应的拉伸强度较高,达358.15 MPa,另外有50%的试验件出现在修理区,对应的强度值偏低,仅为293.3 MPa;挖补修理试验件的破坏位置均出现在非修理区,且拉伸强度均较高,达347.1 MPa。试验结果表明,挖补修理复合材料层合板的拉伸强度较贴补修理高6.5%,性能优于贴补修理。     

谈提高复合材料胶接质量的稳定性

本文介绍了提高复合材料胶接质量稳定性应注意的关键因素和解决方法。     

复合材料/金属胶接结构研究进展及发展趋势

胶接连接应用日渐广泛,特别是在汽车和航空航天等结构领域。首先分析了复合材料/金属胶接连接方式的特点,重点介绍了接头中的次弯曲效应、异质材料间刚度与热膨胀系数的不匹配特性以及载荷传递特性。然后总结了提高胶接接头强度的研究进展,主要包括增大胶接长度和宽度、选择胶黏剂、表面处理、增加胶瘤和被粘合物形状的设计等方面。最后对胶接接头的发展趋势进行了展望。     

等离子体处理对航空复合材料胶接性能的影响研究

本文探讨了等离子体处理对航空用高温固化环氧复合材料的表面状态及胶接性能的影响。利用光学照相、静态接触角及红外测温等方式初步考察了表面处理过程中复合材料表面状态的变化情况,揭示了复合材料表面的强烈相互作用行为以及随之产生的物理化学特征;进一步对经不同等离子参数处理的复合材料胶接试验件进行I型层间断裂韧性测试。结果表明,G_IC性能可优化到834J/m²,相比于空白试样提升约22%,揭示了等离子体对提升复合材料胶接面结合力的正向作用。     

残余热应力对复合材料修理金属裂纹板影响分析

本文建立了复合材料胶接修理金属裂纹板的三板有限元模型;采用分析金属裂纹板裂纹尖端应力强度因子的方法,分析了残余热应力对复合材料修理金属裂纹板修理效果的影响。结果表明,残余热应力对单面修理结构的影响小于双面修理结构。残余热应力对单面修理结构的影响由于裂纹板宽度比值不同而不同。补片与母板的热膨胀系数相差越大,残余热应力对修补效果影响越大。     

损伤金属结构件复合材料粘贴修补

近年来，用复合材料贴片修补有缺陷，含裂纹或被腐蚀的金属结构件已成为十分引人注目的研究和发展课题。复合材料修补比传统的机械焊接，螺接或铆接具有多种的优越性，其中包括改善疲劳性能，恢复刚度和强度，均匀修补局部的应力分布，密封联接，减轻重量和增强抗腐蚀能力等方面。本文综述了损伤金属结构件复合材料贴片修补研究和发展方面的最新进展，主要包括材料及其技术发展，分析模型的有关研究，实验性研究及其数据结果等。     

复合材料胶接修补界面损伤演化声发射监测

利用声发射技术实时监测四点弯曲载荷作用下含纤维断裂玻璃纤维增强复合材料胶接修补后试件的损伤演化过程,结合声发射信号统计分析方法,研究贴补片尺寸对修复效果的影响。结果表明,弯曲载荷作用下,两类贴补修补试件破坏模式均以贴补界面开裂为主,随着胶接修补贴补面积的增加,试件失效载荷呈增大趋势。贴补修补片长度为90mm时,其破坏载荷约为未修补试件破坏载荷的2倍。修补试件损伤破坏过程与对应声发射特征表现出良好的相关性,声发射信号统计性描述方法能够有效用于评估胶接修补复合材料试件的微损伤演化行为。     

复合材料胶接表面的等离子处理技术

介绍了等离子的定义,简要描述了等离子处理技术的原理及其在纤维表面改性的应用,综述了近年来国内外等离子处理技术在处理复合材料待胶接表面的研究进展,阐述了等离子处理技术在处理过程中需要重点考虑的几个关键因素,如功率、时间、气体种类和气压等,同时阐述了表征处理结果的方法,如平均表面粗糙度、接触角(水),以及胶接完成后的剪切强度、破坏模式。最后,指出国内开展等离子体处理复合材料胶接表面研究存在的问题。     

变截面蜂窝夹层结构复合材料胶接工艺研究

针对变截面蜂窝夹层复合材料典型结构件在固化成型过程中出现缺陷的问题进行研究,并在原有的成型工艺基础上,对变形区域的材料特性及受力形式进行了分析,找出了在胶接过程中可能产生蜂窝位置滑移、造成局部结构变形的原因.通过采用分步固化、蜂窝芯二次后处理、发泡胶预粘等工艺处理方法,有效解决了变截面蜂窝夹层结构胶接件在成型过程中的形变问题.     

基于应力和变形值最小的复合材料含孔板孔形参数有限元优化

本文基于对复合材料孔板主承力接触区的有限元强度分析结果,利用APDL参数化有限元分析技术,以孔板第一主应力S1和X方向上的变形UX的最大值作为目标函数,对孔形参数进行优化。设计出基于应力和变形最小的开口形状,并得出了孔形参数与应力、变形之间的相互关系。     

含复杂孔形复合材料板孔边应力场的数值分析

孔的存在对于结构强度有相当大的影响。对于复杂孔形孔边边界条件的描述在数学上有一定的难度。边界条件建立的不够准确会给后续的计算带来很大误差。本文通过复变函数理论建立复杂孔形精确的边界条件,提高有限元建模的精度。对含机翼检修孔的正交各向异性板在外荷载作用下进行计算,得到孔边应力场的数值解。给出孔边应力分布和板的变形。     

碳纤/环氧复合材料层合板低速冲击损伤机理研究

对[0/90/0/90]_(2s)和[+45/-45/0/90]_(2s)以及平纹布铺层方式的T300/环氧复合材料层合板进行低速冲击实验,在圆形试样的基础上比较不同铺层结构的复合材料在冲击性能方面的差异,从冲击能量传播的角度分析不同铺层结构复合材料的冲击破坏机理。并在ABAQUS有限元模拟的基础上分析冲击破坏的能量传播机理。结果表明冲击能量的传播与复合材料层合板中织物沿厚度方向的铺层结构有关,也与每一层织物内纤维的方向和纤维的空间结构有关。冲击能量在排列很直的纤维中传播很快,沿纤维轴向的损伤更容易传递,所以单向布铺层的复合材料与平纹布铺层的复合材料相比,冲击中心区域的损伤小,但是损伤的范围大,纤维的弯曲会降低冲击能量沿纤维轴向的传播速度,平纹织物中每一层纤维存在交织点,冲击能量集中在冲击中心区域,使得平纹布铺层的复合材料冲击损伤集中于冲击中心处且损伤程度比单向布铺层的复合材料大,出现更多的纤维断裂情况。在铺层复合材料中纤维排列的方向越多,沿纤维轴向传播的能量方向也就越多,冲击能量在每一层的面内传播更均匀,有利于减轻复合材料受冲击的损伤程度。     

两种不同铝内衬碳纤维缠绕复合材料气瓶受力状况的对比分析

基于复合材料层合板弹塑性分析理论,参考DOT CFFC《铝内胆碳纤维全缠绕复合气瓶的基本要求》标准,利用网格理论设计了容积70L的铝内衬碳纤维缠绕复合气瓶。在相同的预紧力和工作压力下,研究对比分析了两种不同型号铝合金6061和7075作为内衬的气瓶的受力状况。结果表明,铝合金6061作为内衬时,其内衬应力水平分布比较均匀,可以更好地发挥外缠碳纤维的高强度特性,且价格经济实惠,较7075更适合作为复合材料气瓶的内衬材料。