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薄层合板单面贴补修理拉伸性能研究

玻璃钢／复合材料 2019年第2期 83-90页

作者：范鎔韬关志东黄永杰苏雨茹北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

贴补修理是工艺简单、应用较广的复合材料结构修补技术。对含有孔穿透损伤的复合材料层合板单面贴补修理试验件进行拉伸试验,保持补片的铺层顺序、厚度不变,改变补片的直径,考察补片直径对单面贴补修理效果的影响,并根据试验过程中采集... 详细信息

贴补修理是工艺简单、应用较广的复合材料结构修补技术。对含有孔穿透损伤的复合材料层合板单面贴补修理试验件进行拉伸试验,保持补片的铺层顺序、厚度不变,改变补片的直径,考察补片直径对单面贴补修理效果的影响,并根据试验过程中采集的试验件相应位置的应变数据以及载荷位移曲线分析其失效机理。结果表明,单面贴补修理试验件的强度恢复率约为34%～50%,且贴补修理对于含穿透孔损伤层合板的刚度具有一定的恢复作用,而且随着补片直径的增大,强度恢复率增高。当补片直径较小时,胶层先于母板发生破坏,此时的修理效果不明显;当补片直径增大到一定程度后,胶层承载能力较高,此时贴补修理对损伤件的拉伸强度有一定的提高作用。在试验基础上建立了有限元模型,能有效预测贴补修理件的破坏模式、拉伸强度,并可分析得到试验件的应力分布;改变有限元模型参数,研究最佳效果的补片尺寸与损伤孔径之间的关系。结果表明,当补片直径比损伤孔径大30 mm～40 mm时可获得较高的修理效率。为复合材料层合板设计贴补修理方案提供了参考。

关键词：贴补修理复合材料层合板拉伸性能强度恢复率有限元模型

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复合材料层合板贴补修理的研究

复合材料层合板贴补修理的研究

作者：胡师锋暨南大学

学位级别：硕士

随着科学和技术的快速发展,人们对结构的性能要求越来越高,先进复合材料的出现大大改进了结构的性能。先进复合材料拥有比强度高、比刚度大等优点,广泛应用于在航天航空和体育休闲用品等各个领域。复合材料修理技术也因此得到了很大的发... 详细信息

随着科学和技术的快速发展,人们对结构的性能要求越来越高,先进复合材料的出现大大改进了结构的性能。先进复合材料拥有比强度高、比刚度大等优点,广泛应用于在航天航空和体育休闲用品等各个领域。复合材料修理技术也因此得到了很大的发展,贴补修理技术是复合材料结构修理的主要方向。具体工作如下:本文先介绍了复合材料的发展现状,重点介绍了复合材料的损伤贴补修理。贴片厚度过小,可能达不到想要的贴补效果。贴片厚度过大,会影响结构的气动性。为了减少对结构气动性的影响,提出了阶梯型贴补修理。进行了复合材料贴补修理的有限元研究,为阶梯型贴补修理的实践提供理论基础。借助有限元软件ABAQUS进行复合材料二维渐进损伤模型,以实体壳单元模拟层合板,选用二维Hashin准则作为复合材料层合板和贴片的失效准则,选用二次应力准则作为胶层损伤起始准则。(1)建立了复合材料层合板的二维渐进损伤模型,单向拉伸载荷下的有限元结果与文献实验数据相吻合,证明了复合材料层合板损伤模型是可靠的。再建立贴补修理二维渐进损伤模型,单向拉伸载荷下的有限元结果与文献实验数据吻合,贴补的损伤失效扩展情况与文献实验的损伤情况吻合,证明了贴补修理模型是可靠的。(2)建立了基于渐进性损伤的两层阶梯型贴片贴补模型,对比不同贴片直径下模型的承载力,找到最佳的阶梯型贴片直径。(3)模拟不同贴片铺层角度下的贴补修理,对比不同贴片直径下模型的承载力,探讨了不同贴片铺层角度对贴补修理的影响。(4)模拟不同贴片厚度下的贴补修理,对比两层阶梯型贴片模型在改变上层和下层贴片厚度情况下的贴补模型的承载力,总结得到合适的上下层贴片厚度。

关键词：复合材料层合板渐进损伤贴补修理最大载荷

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复合材料层合板贴补修理渐进失效分析

复合材料层合板贴补修理渐进失效分析

作者：昌磊武汉理工大学

学位级别：硕士

先进复合材料以优异的力学性能和可设计性被广泛应用于许多领域。然而复合材料在制造和使用过程中不可避免地会产生缺陷和损伤,为了保证结构的正常使用,恢复其功能和完整性,对损伤结构进行修复是十分必要的。复合材料结构修理与评估已... 详细信息

先进复合材料以优异的力学性能和可设计性被广泛应用于许多领域。然而复合材料在制造和使用过程中不可避免地会产生缺陷和损伤,为了保证结构的正常使用,恢复其功能和完整性,对损伤结构进行修复是十分必要的。复合材料结构修理与评估已经成为当今复合材料研究的一个重要领域。渐进失效分析方法能够有效地预测复合材料结构的损伤扩展和极限强度,但应用于复合材料结构修理与评估方面的工作还较少,这一方法的应用推广需要理论与实验的支撑。本文主要将渐进失效分析方法运用于复合材料的贴补修理的设计分析中,研究内容集中在以下几个方面:首先,本文对复合材料强度分析中较为先进的理论进行了介绍,选择精确度较高的二维Zinoviev理论作为本文刚度退化模型的基础。由于二维Zinoviev理论不适用于三维模型,而且理论中涉及到许多参数,增加了模型处理的难度。因此本文对其进行了适当的简化和扩展,并结合改进的三维Hashin失效准则,提出了一种相对简单的三维刚度退化方案。同时文中还建立了中心含孔层合板的三维有限元分析模型,结合所提出的三维刚度退化方案,完成了含孔层合板的渐进失效分析。探讨了含孔层合板基体、纤维及分层损伤的扩展情况,预测了含孔层合板的极限强度。有限元计算结果与试验值基本吻合,验证了本文提出的退化模型的正确性。其次,文中针对复合材料修补中常见的贴补修理方式,建立了含孔层合板双边贴片修补的渐进失效分析模型。文中采用内聚力模型模拟胶层的力学行为,通过应力强度准则来判断胶层破坏的起始。预测了修补结构的破坏模式和极限强度,通过与试验值进行比较,验证了模型的正确性。最后,文中引入了剥离应力相关系数和切应力相关系数,用于描述胶层中应力的分布情况,由此判断补片大小、补片厚度、补片铺层等修补参数对修补效果的影响,得出了一些有益的结论,为今后进一步开展复合材料贴补修理的设计分析提供了依据。

关键词：复合材料层合板贴补修理渐进失效分析 Zinoviev理论内聚力模型

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层板贴补修理后拉伸性能研究

层板贴补修理后拉伸性能研究

全面建成小康社会与中国航空发展——2013首届中国航空...

作者：蔡婧席国芬关志东刘遂中国商飞上海飞机设计研究院结构部北京航空航天大学航空科学与工程学院

对相同穿透损伤直径的碳纤维织物层板和单向带层板贴补修理后的拉伸性能进行了试验研究,结果表明贴补修理后的层板具有较高的强度回复率,部分层板强度回复率高达91.4%和95.2%。穿透损伤贴补修理碳纤维织物层压板强度回复率普遍高于穿透... 详细信息

对相同穿透损伤直径的碳纤维织物层板和单向带层板贴补修理后的拉伸性能进行了试验研究,结果表明贴补修理后的层板具有较高的强度回复率,部分层板强度回复率高达91.4%和95.2%。穿透损伤贴补修理碳纤维织物层压板强度回复率普遍高于穿透损伤贴补修理碳纤维单向带层压板。穿透损伤贴补修理碳纤维织物层板和单向带层板破坏模式相似,都为初始损伤孔边拉伸破坏。通过建立渐进损伤有限元模型,对修理试件的拉伸强度及破坏模式进行研究,计算分析结果与试验结果吻合良好。

关键词：贴补修理平面织物单向带层压板拉伸强度

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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复合材料胶接修理层合板拉伸性能及影响参数

材料工程 2017年第10期45卷 124-131页

作者：聂恒昌徐吉峰关志东黎增山王鑫北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211

胶接修理是效率较高、应用较广的复合材料结构修补技术。对采用不同参数进行挖补和贴补修理的复合材料层合板的拉伸性能进行实验研究。结果表明:挖补修理实验件的强度恢复率约为66%~91%,贴补修理实验件的强度恢复率约为44%~61%。在挖补... 详细信息

胶接修理是效率较高、应用较广的复合材料结构修补技术。对采用不同参数进行挖补和贴补修理的复合材料层合板的拉伸性能进行实验研究。结果表明:挖补修理实验件的强度恢复率约为66%~91%,贴补修理实验件的强度恢复率约为44%~61%。在挖补修理实验件中,减小挖补斜度、采用双面挖补、使用热压罐固化,在贴补修理实验件中,采用双面贴补、增大补片尺寸,均可得到更高的强度恢复率。在实验基础上建立的有限元模型,能够有效预测实验件的失效载荷、破坏模式,并可分析实验件的应力分布和渐进损伤过程,为设计修理方案提供参考。

关键词：层合板挖补修理贴补修理强度恢复率有限元模拟渐进损伤

修理温度对复合材料层合板拉伸强度的影响研究

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化工新型材料 2018年第4期46卷 181-184页

作者：唐义号詹帅丁明惠王耕马德权中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司哈尔滨150066 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院哈尔滨150001

分别对[45/0/0/45]、[45/0/45/0/45]和[45/0/45/0/45/0/45]等3种铺层形式的复合材料层合板的表面划伤损伤进行中温和常温贴补修理,对贴补修理后的层合板拉伸强度进行拉伸测试和有限元模拟,评价中温和常温修理的修理效果。结果表明:中温... 详细信息

分别对[45/0/0/45]、[45/0/45/0/45]和[45/0/45/0/45/0/45]等3种铺层形式的复合材料层合板的表面划伤损伤进行中温和常温贴补修理,对贴补修理后的层合板拉伸强度进行拉伸测试和有限元模拟,评价中温和常温修理的修理效果。结果表明:中温和常温修理都能满足修理要求,中温的修理效果要好于常温的修理效果。有限元模拟结果表明:有限元计算和实验结果偏差在10%以内,建立的有限元模型可以准确预测层合板修理后的拉伸强度。

关键词：层合板贴补修理有限元模型剩余强度

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复合材料胶接修理工艺过程及其影响因素

航空制造技术 2013年第23期56卷 114-117页

作者：孔娇月晏冬秀孙凯上海飞机制造有限公司

复合材料胶接修理是复合材料结构修理中非常重要的一类方法,可以针对层压板结构以及夹层结构。胶接修理包含贴补修理和挖补修理两种基本的修理方法。本文从修理工艺步骤入手,介绍了复合材料结构件不同胶接修理工艺流程,包括修理区域确... 详细信息

复合材料胶接修理是复合材料结构修理中非常重要的一类方法,可以针对层压板结构以及夹层结构。胶接修理包含贴补修理和挖补修理两种基本的修理方法。本文从修理工艺步骤入手,介绍了复合材料结构件不同胶接修理工艺流程,包括修理区域确定、损伤去除、以及损伤修理等内容。文中还总结了修理过程中可能影响修理质量的各种因素。

关键词：胶接修理贴补修理挖补修理工艺过程影响因素

拉伸载荷下贴补复合材料层合板的渐进损伤分析

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工程力学 2014年第10期31卷 234-241页

作者：相超周丽宋恩鹏叶正浩许希武南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 沈阳飞机设计研究所沈阳110035

基于连续介质损伤力学和粘聚区模型建立了贴补复合材料层合板的渐进损伤分析模型,计算了拉伸载荷下修补结构的极限强度。数值仿真结果和实验结果吻合较好,验证了该模型的有效性。基于建立的模型研究了贴补复合材料层合板的损伤演化过程... 详细信息

基于连续介质损伤力学和粘聚区模型建立了贴补复合材料层合板的渐进损伤分析模型,计算了拉伸载荷下修补结构的极限强度。数值仿真结果和实验结果吻合较好,验证了该模型的有效性。基于建立的模型研究了贴补复合材料层合板的损伤演化过程,并讨论了补片参数对修补结构拉伸性能的影响。研究结果表明:补片参数对贴补复合材料层合板的破坏模式与损伤演化过程有显著影响;不同破坏模式下,补片参数的改变对修补结构极限强度的影响效果不同。研究结果可为复合材料层合板的贴补设计提供部分理论参考。

关键词：复合材料贴补修理有限元法连续介质损伤力学粘聚区模型渐进损伤分析

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复合材料层合板胶接修理强度研究

复合材料层合板胶接修理强度研究

作者：彭新未南京航空航天大学

学位级别：硕士

胶接修理克服了机械连接修理的诸多缺点,成为复合材料修理的主要研究方向。本文以贴补修理方法和挖补修理方法为研究对象,分别建立三维胶接修理渐进损伤分析模型,对修补结构的损伤扩展及极限载荷进行了分析研究。具体工作包括以下几个方... 详细信息

胶接修理克服了机械连接修理的诸多缺点,成为复合材料修理的主要研究方向。本文以贴补修理方法和挖补修理方法为研究对象,分别建立三维胶接修理渐进损伤分析模型,对修补结构的损伤扩展及极限载荷进行了分析研究。具体工作包括以下几个方面:1.基于渐进损伤分析方法,以ABAQUS软件为平台,通过编写用户材料子程序,将材料的本构方程、损伤起始准则及材料性能退化方法统一到有限元求解过程中,其中复合材料采用三维Hashin准则作为损伤起始判据,性能退化采用系数折减方法;胶层采用双线性本构模型,分别以二次应力准则和B-K准则作为损伤起始及扩展准则,在分析过程中同时考虑到胶层损伤、复合材料损伤以及两者之间的耦合;2.建立了贴补修理和挖补修理的三维渐进损伤分析模型,研究了修补结构的承载能力和损伤演化过程,并与文献试验数据进行对比,验证了数值计算模型的有效性。在此基础上探讨了贴补修理和挖补修理的关键参数对修补结构承载能力的影响。3.参照贴补修理和挖补修理的参数分析,对某型无人机加筋壁板蒙皮损伤进行了修理方案设计与分析,并研究了修理后结构的最终损伤形式和极限强度,验证了修理方案的有效性。

关键词：复合材料贴补修理挖补修理参数分析极限强度