碳纤维复合材料铆接接头力学性能与失效机制研究

铆接工艺是飞机装配中常用的连接方式,但复合材料接头的复杂损伤和变形会导致其在服役阶段出现复杂的拉伸失效模式。为深入研究单搭接复合材料铆接接头的变形特征、力学性能与失效行为,应用三维Hashin损伤判据判断复合材料损伤起始,采用指数型刚度退化方式,建立了一种复合材料渐近损伤预测模型,对不同铆接工艺参数的铆接件进行了铆接成型和准静态拉伸仿真模拟,并将相应的模拟结果与实验结果进行了对比。结果表明,铆钉杆在铆接力作用下径向膨胀不均匀,成形损伤主要发生在铆钉镦头附近的孔壁,以纤维断裂和基体压溃为主,孔直径为4.82 mm接头的钉杆膨胀比4.9 mm的接头更均匀,接头具有更好的极限承载强度。数值模型预测的位移-载荷曲线可以准确地捕捉实际力学性能的趋势和特征,所预测的极限强度水平与试验相当。同时,承载平面上的纤维断裂和基体压溃的微观形貌在数值模型中得到很好的体现,验证了损伤预测模型的正确性。

航空复合材料结构分层损伤机器人自动钻铆修复技术与装备

在复合材料广泛应用于高性能飞机结构制造的新形势下,随着我国新一代战机服役范围和服役时长的不断提高,提升机体复合材料部件可靠性和服役寿命的需求日益迫切。本文以自动钻铆技术在军用航空维修保养领域的独特应用为背景,研究了分层损伤构件钻削特性,构建并开发了钻削力曲线预测模型和损伤界面识别算法,实现了损伤构件变参数制孔加工,并对损伤修复前后分层试件的静/动态性能进行了细致表征,阐明钻铆修复工艺的补强原理和损伤修理容限,同时研发了针对复杂分层损伤工况的复合材料壁板的钻铆工艺和高精度机器人原位钻铆修复装备,形成了一整套复合材料壁板结构分层损伤钻铆修复技术体系和智能装备。