民用飞机复合材料翼盒蒙皮损伤外补修理

复合材料结构的在使用过程中的各类损伤都影响飞机的飞行安全和运用成本,而成熟有效的复合材料结构损伤修理技术可以很好地解决这个问题.民用飞机复合材料机翼和尾翼的主翼盒作为主承力结构,主翼盒的蒙皮构型一般为层压板加筋结构.对于层压板加筋结构蒙皮的损伤,常用的修理方法包括机械连接修理和胶接修理.其中机械连接修理是外场修理时常用...     

复合材料加筋壁板修理后压缩性能试验研究

由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式。本文针对民机复合材料机翼上蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证及分析研究。首先,根据损伤类型和上蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了133%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变的要求。但该修理方法使得试验件修理区域较原结构刚度偏大,造成试验件修理区域承载高于两侧长桁。另外,修理补片会造成试验件提前出现载荷偏心弯曲。虽然修理补片的刚度和强度还有待进一步优化,但该修理方法依然可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。     

浅谈飞机复合材料的修理

本文以飞机复合材料结构为主要研究对象,从复合材料结构的设计原则、复合材料的损伤分类、修理区域的划分及修理容限的规定、修理方法的分类等方面对飞机复合材料的修理进行了总结和概括。     

飞机复合材料结构修理工具的设计

根据飞机复合材料损伤修理的需要,采用镀金刚砂工艺和气动旋转磨削加工技术,设计开发了复合材料修理工具,经试验证明,该工具能很好地满足了飞机复合材料结构损伤修理的需要.     

含预制脱粘加筋壁板挖补修理前后压剪性能试验研究

加筋壁板作为飞机复合材料翼面结构中的典型受力构件,在制造、服役和维护过程中不可避免地会产生缺陷或损伤,影响结构的承载能力。本文针对含预制脱粘加筋壁板引入目视勉强可见损伤(BVID),并对缺陷及损伤采取不同的修理方案,结合真实的受载情况,进行了试验研究,对比修理与未修理试验件在压剪复合载荷作用下的应变水平,并对试验件修理后的极限承载能力进行了验证。试验表明,修理前后加筋壁板冲击损伤修理区附近以及预制脱粘修理区附近应变水平变化很小,修理未改变结构的传力路径,试验件破坏载荷为165%设计载荷(未计及环境因子)。本文针对复合材料加筋壁板损伤修理试验研究成果可为今后复合材料加筋壁板修理方案的设计提供参考。     

含离散源损伤复合材料加筋板剩余强度及其修理技术研究

飞机复合材料结构在使用过程中难免遭受离散源损伤,这种损伤会严重降低结构的承载能力。针对含穿透性切口的复合材料加筋板,采用试验和数值分析方法研究其拉伸载荷作用下的剩余强度,并根据设计应变设计了金属补片机械连接修理方案,提出了一种评估复合材料机械连接修理结构剩余强度的数值分析方法。分析方法以有限元模拟为主,用壳元模拟层压板,用梁元模拟紧固件,用多点约束模拟紧固件与孔的接触,用0°层点应力准则预估复合材料破坏载荷。通过试验验证了评估方法,得到了修理结构强度恢复率。本文的研究对于飞机复合材料结构修理技术研究有一定的借鉴意义。     

复合材料机翼壁板离散源损伤修理技术研究

由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式,针对民机复合材料机翼下蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证、有限元分析及改进设计研究。首先,根据损伤类型和下蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括含损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了124%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变。然后,建立了两类试验件的有限元模型,进行了进一步计算分析,通过对试验数据和计算结果的对比分析发现,原修理方案偏于保守,增加了结构重量成本。最后,经计算分析提出了三种改进的修理设计方案,改进后的修理构型II承载能力相对于原修理方案提高了4.7%,而结构重量降低了3.9%,该修理方法可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。     

复合材料结构的损伤与修理

结合航空装备结构的修理,简要地介绍了复合材料结构常见的损伤类型、修理的基本程序和主要方法。     

损伤复合材料层板胶接修理强度分析

对于飞行器复合材料结构在制造和服役中产生的缺陷损伤,一种常用的外场临时修理方法是在受损结构的外表面胶接复合材料补片来进行补强。本文采用“双板—弹簧元”和“三板—弹簧元”修正有限元模型分别对层合板的穿透型损伤和半穿透型损伤的临时修理进行强度分析,并进行了相关的强度试验验证。根据计算和试验结果对补片直径、厚度等修理参数对修理效果的影响进行了分析,并提出了合理选择修理参数的一般原则。     

飞机光固化复合材料机械疲劳试验设计

传统修理工艺主要采用金属补片对飞机结构损伤进行铆接、焊接或螺接修补,所需工具、设备多,对操作人员要求高,修复时间长。与传统工艺相比,运用复合材料对飞机结构损伤进行光固化修理具有修理时间短、成形性能好、修理增重小等优点,因此,光固化复合材料修理已得到越来越多的接受和青睐。对飞机光固化复合材料修理补片的疲劳寿命测试进行了试验设计,并考核了不同修理工艺(半宽度胶接、全宽度胶接及铆接修理)试样的疲劳寿命,为确定最佳修理工艺提供了试验依据。     

损伤复合材料层板胶接修理试验研究

胶接修理是弥补复合材料结构在制造和服役过程中产生的损伤与缺陷的主要方法之一。文中通过强度试验研究在复合材料层板外表面粘接复合材料补片这种临时修理方法的实际效果，并讨论主要修理参数——补片直径、厚度、铺排方式的影响。     

补片倒角对复合材料胶接修理后承载能力的影响

以圆孔型损伤为例,利用三维有限元模型分析了复合材料层合板的贴补修理,研究了6种不同补片倒角对胶层剪应力和修补结构承载能力的影响。计算结果表明:在其它参数不变的前提下,合理选择补片倒角可降低胶层剪应力的最大值,提高复合材料修理结构的承载能力,对更有效实施复合材料结构贴补修理方案设计具有一定的指导意义。     

复合材料胶铆混合修理的拉伸性能研究

为研究不同修理方法以及不同损伤尺寸对复合材料层合板拉伸性能的影响,针对复合材料飞机蒙皮,设计了无损板、60 mm与30 mm损伤孔径的胶接修理板和胶铆混合修理板五组试验件,并对这五组结构件进行静强度拉伸试验及失效机理分析.建立试验件的三维有限元仿真模型,分析无损板和四组修理件的破坏强度、破坏模式、应力分布、应力大小和危...     

复合材料结构挖补修理知识库系统

针对复合材料结构维修知识积累和应用的需求,开发了复合材料结构挖补修理知识库系统。首先构建了复合材料结构挖补修理知识库系统的框架结构和流程;然后研究了复合材料挖补修理知识建模方法,建立了相应的知识模型;在此基础上,以知识模型中的结构几何特征,结构损伤特征作为维修案例索引,设计了基于相似性的案例检索算法;最后定制了维修方案快速设计的知识模板。实验结果表明,该系统为复合材料维修知识的积累、传承和应用提供了一种有效的解决方案。     

复合材料结构垂尾翼尖损伤挖补修复技术研究

复合材料结构垂尾翼尖在服役过程中会受到强气流冲击或沙粒等外来物撞击,易发生风蚀、纤维断裂、掉块、凹坑和分层等损伤,若损伤未及时采取正确的方法进行修理,将会影响飞行安全.文中以某型飞机垂尾翼尖为研究对象,针对修理材料、结构特性及损伤类型进行分析,研究适用垂尾翼尖损伤维修工艺技术.采用胶接挖补干法和湿法修理,对修理前后试样...     

复合材料结构修理容限的确定

从工程应用的角度探讨了进行复合材料飞机结构损伤修理容限需要进行研究的相关问题，针对普通层压板和加筋板等结构的主要损伤形式，提出了针对修理容限问题较为系统的总体研究方案。结合结构的具体损伤形式指出了修理容限研究中需要进行理论分析和试验研究的内容，为不同材料同类结构修理容限的研究提供参考。     

复合材料修复飞机损伤孔有限元分析

目前,复合材料不仅在飞机结构中得到了大量的应用,而且还应用到飞机受损结构的维修中。本文主要研究复合材料在飞机结构修理中的设计应用。基于有限元方法,在有限元分析软件ANSYS Workbench下,建立飞机复合材料铝合金板胶结修理三维有限元模型,利用复合材料专用模块ANSYS Composite Prep/Post,对复合材料修复的含损伤孔洞的铝合金板的强度、刚度进行数值分析,分析补片长度和厚度对飞机损伤结构修复效果的影响,进而设计出合理的复合材料补片尺寸,使其确保飞机结构安全性的前提下,同时保证了维修的经济性。     

民用航空发动机涡轮叶片材料研究

现代民用航空发动机总体设计已经定型,要想提升发动机的性能、提高推重比,必须在发动机制造材料上进行升级换代.如今,传统高温合金已经很难追上航空发动机的发展速度,研发新型高温材料取代高温合金是最有效的途径,陶瓷基复合材料是其中的选择之一.本文介绍了陶瓷基复合材料的发展以及应用现状,总结了目前航空发动机使用的高温合金制作工艺...     

民用航空涡轮发动机现状与发展趋向

本文综合论述民用航空发动机的现状与发展趋势。根据对民用航空发动机的经济性和可靠性的基本要求出发,从理论上分析了发动机的增压比、涡轮前燃气温度和涵道比等主要参数对发动机性能的影响关系。概括介绍了当前世界上主要的民用涡扇发动机的基本数据、结构特点和应用情况,包括目前主要航空发动机制造商正在研制的GE90-115B、GP7200等高性能涡扇发动机。在此基础上,对民用航空发动机的发展趋向和若干技术关键问题做了扼要的分析,并呼吁加强新型航空发动机的创新研究。     

真空辅助湿法斜接型挖补修理后层合板拉伸性能研究

对真空辅助玻璃纤维增强复合材料斜接型挖补修理后结构进行了拉伸强度试验研究,获得了修理后结构最终破坏模式。分别建立了挖补修理结构中母板与补片三维有限元模型,采用了各向异性连续损伤力学模型模拟了母板与补片复合材料单向带失效模式,假定母板与补片通过黏性力接触,在真空辅助湿法挖补修理形成的无厚度二次固化界面处定义了接触面, 采用指数型软化cohesive模型模拟了界面接触属性。试验结果与数值模拟结果吻合较好,表明所采用的模型能很好地预测整个修理结构的拉伸性能。分析了整个拉伸过程中层合板斜接挖补修理结构的损伤破坏过程,发现了附加补片引起的应力集中是造成母板中薄弱层过早损伤的原因。讨论了不同斜接挖补角度对修理后结构强度的影响,结论可以引导工艺人员制订合理的修补方案。