曲面复合材料胶接修补参数优化

随着复合材料在航空结构上的应用越来越广泛,国内外对受损复合材料结构的修补问题开展了较多的研究,但目前所开展的研究基本上是针对平板结构的修补,曲板结构修补的研究开展很少,所以迫切需要开展这方面的研究。本文针对曲板复合材料孔洞型穿透性损伤,采用方形复合材料补片胶接贴补方式,对影响修补效率的多个胶接参数进行了分析计算。在有限元分析中,考虑到曲面复合材料的外形特殊性,及胶接修补的特点,建立了修补结构的力学分析模型:“三实体模型”。有限元分析采用ANSYS软件,所得结论对工程应用具有实用价值。

不同胶接参数对CFRP层合板单搭胶接结构强度的影响及优化设计

对于碳纤维增强基复合材料(Carbon fibre-reinforced polymer, CFRP)层合板单搭胶接结构的优化问题,首先利用连续损伤力学模型、三维Hashin准则和内聚力模型研究不同胶接参数对CFRP层压板单搭胶接结构力学性能的影响,其次采用拉丁超立方试验设计方法和响应面法构建了拉伸强度代理模型,最后基于遗传算法和代理模型进行联合优化。结果表明,仿真与试验吻合较好,数值结果与试验结果的误差均低于10%,验证了有限元模型的精确性。随着搭接长度的增大,拉伸强度和层合板层间分层损伤程度逐渐增大,剪切强度和胶层自身剪切失效程度逐渐减小;胶接结构的力学性能及失效形式随着铺层方式的不同而改变。最佳铺层顺序、胶接长度、胶层厚度和搭接宽度分别为[0_(3)/90_(3)]_(2s)、20 mm、0.060 7 mm和10 mm。与常规单搭胶接结构相比,拉伸强度和剪切强度分别提高了25.92%和25.88%。采用遗传算法对CFRP层合板单搭胶接结构进行优化,对提高单搭接接头的力学性能具有重要意义。

用于降低胶接应力的反射镜胶接技术

目前空间光学相机用反射镜大多采用脆性材料,所以结构简单的胶接方式比较适合反射镜的固定。但是如何控制胶接质量、降低或消除由胶接应力引起的反射镜镜面变形显得至关重要。针对空间光学相机中常用的反射镜光学环氧胶胶接,通过合理确定胶层参数、采用相应手段控制胶层厚度以及采用合理的光学环氧胶固化工艺,降低了反射镜胶接时的胶接应力,保证了反射镜面形在胶接前后维持不变。通过试验验证了该胶接方案的合理性和可行性。

Adhesive bonding of composite aircraft structures:Challenges and recent developments

In this review paper,the challenges and some recent developments of adhesive bonding technology in composite aircraft structures are discussed.The durability of bonded joints is defined and presented for parameters that may influence bonding quality.Presented is also,a numerical design approach for composite joining profiles used to realize adhesive bonding.It is shown that environmental ageing and pre-bond contamination of bonding surfaces may degrade significantly fracture toughness of bonded joints.Moreover,it is obvious that additional research is needed in order to design joining profiles that will enable load transfer through shearing of the bondline.These findings,together with the limited capabilities of existing non-destructive testing techniques,can partially explain the confined use of adhesive bonding in primary composite aircraft structural parts.