整体复合材料结构失效分析的粘聚区模型

对近年来复合材料分层问题的粘聚区模型研究现状及其在整体复合材料结构元件连接界面的失效评估中的应用情况进行了简要的评述。重点指出了在目前的研究工作中存在的两类主要问题:(1)复合材料层间粘聚区模型有待解决的一些基本问题;(2)基于粘聚区模型元件连接界面的复杂失效机理模拟问题。最后指出了进一步开展的重点研究方向。

整体复合材料结构分层疲劳全寿命预测方法研究

基于粘聚区模型的观点,认为外载荷作用下整体复合材料结构各元件变形均累积于连接界面,则界面分层扩展可用位移间断δ的演化来表征。以此为基础,建立常幅载荷下分层界面损伤-寿命与应变能释放率-寿命之间的联系,将准静态载荷下的位移间断分为三种情形。提出四个假设,分层疲劳全寿命由基体裂纹形成寿命NM、分层开始寿命ND和分层扩展到一定尺寸寿命NG三部分组成。给出了变幅载荷下界面损伤累积的计算方法和分层疲劳全寿命预测流程。最后,通过两个算例预测常幅和变幅载荷下复合材料分层疲劳全寿命,计算结果与试验结果一致,表明了本文方法的合理性。

整体化复合材料结构制造工艺力学及实验研究进展

整体化复合材料结构在未来轨道交通装备领域中具有重要的应用前景。文章主要介绍轨道交通装备中整体化复合材料结构的制造技术特点、工艺力学及固化变形测试技术。首先,介绍了整体化复合材料结构的优点及其轨道交通装备中典型的整体化复合材料结构;其次,总结了整体化复合材料结构固化变形及残余应力的研究进展;最后,介绍了整体化复合材料结构变形测试的非接触光学技术及其应用。为未来轨道交通装备整体化复合材料结构的制造工艺力学设计及评价提供科学基础。

利用复合材料整体结构降低飞行器制造成本的研究

本文对利用复合材料整体结构降低飞行器制造成本进行了研究,简要介绍了减少制造成本、降低飞行器重量、提高飞行器质量等复合材料构件整体化带来的益处,详细分析了复合材料整体结构成形制作过程中对热压罐的依赖较高以及大型复合材料构件维修困难等情况,并提出了有关合理建议。

整体化复合材料结构残余应力实验研究

通过钻孔法测试了T型整体化复合材料结构件在不同固化工艺方案下的残余应力,并研究了多墙类加筋壁板的腹板和蒙皮的残余应力分布,以及不同钻孔深度对结构件内部残余应力测试结果的影响。研究结果表明:共固化方式下产生的残余应力要小于胶结共固化方式下的残余应力。

基于6σ的封严板尖端分层控制的研究与应用

复合材料结构件在制造和使用过程中,尽管采用了十分严格的生产工艺要求和管理控制流程,但仍然不可避免地形成气泡、分层、裂纹、脱粘、贫胶等缺陷,这些缺陷积累到一定程度会造成结构件性能急剧下降,为确保飞机全生命周期的安全可靠性,保证结构安全、降低应用风险,对复合材料内部缺陷的控制日益成为飞机制造领域的迫切需求。本文采用6σ的方法和工具,通过数据统计、因果分析、流程再造、标准化作业等方法控制变差,解决封严板尖端分层的质量问题。

先进战斗机强度设计技术发展与实践

新一代先进战斗机对机体平台的要求可以总结为轻重量、长寿命、多功能以及高承载。实现这个目标,除了材料与制造(新材料、新工艺、新结构/装配)的贡献,主机所强度设计/分析/验证技术也必须提升以适应先进战斗机的研制要求。本文阐述了强度设计团队围绕结构完整性要求,近年来在结构强度设计/分析/验证方面的研究成果、技术发展与设计实践,主要包括:面向新一代战斗机强度设计与验证的规范架构,基于多维包线的结构载荷筛选技术,基于统一模型的全机内力分析技术,复合材料整体化结构分析技术,高精度快速细节应力分析技术,内埋武器舱预紧舱门原理与强度设计,双曲面加筋壁板快速建模及声疲劳分析方法,结构故障预测与健康管理系统设计等。上述研究成果已成功应用于新一代战斗机机体平台研制。