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、应力大小和危险部位。结果证明,胶铆混合修理可以改变复合材料修理结构件的应力分布,并有效降低危险部位的应力集中,改善结构的强度恢复率。

金属蒙皮破孔结构胶铆混合修理的疲劳性能研究

蒙皮破孔是最典型的飞机战伤形式之一,目前对其抢修的方式主要有纯铆接修理和纯胶接修理,在修复效果或修复时间上存在不足。提出利用胶铆混合方式进行蒙皮破孔修理,采用疲劳试验与有限元分析方法,针对带预置圆形破孔损伤的破孔件、铆接修理件、胶接修理件和胶铆混合修理件进行疲劳性能对比研究。结果表明:相比纯铆接和纯胶接修理方式,胶铆混合连接方式具有最佳的修理效果,混合连接中铆钉作用能有效提高胶层承载并抑制胶层剥离;胶铆混合修理方式与纯铆接相比疲劳性能更优,与纯胶接相比修理时间更短,在金属蒙皮破孔结构的战伤抢修工作中具有良好的应用前景。

CCF300/QY8911层压板破孔损伤快速抢修后的拉伸性能

针对CCF300/QY8911复合材料层压板破孔损伤抢修后的拉伸强度影响规律和表征方法问题,通过对原始材料标准试件、含预制损伤试件及通过胶接、铆接和胶铆联合修理后试件的拉伸试验,得到了相应的强度、刚度、损伤模式和重点部位应变数据。结果表明,修理部位与原结构刚度不协调是影响修理强度的主要因素;胶接修理具有较高的连接刚度,其修理强度影响因素主要是铺层间结合强度;铆接修理连接刚度较低,且铆钉受单剪容易被拉脱是影响其修理强度的主要因素;胶铆联合修理综合了胶接修理刚度高和铆接修理能防止层间撕裂的双重优势;综合采用胶铆联合湿装配工艺、增加铆钉直径和在工件背面加装防拉脱垫片可显著提高修理效果,其抗拉强度分别为常规铆接修理和常规胶接修理的161.5%和135.9%。所提的基于线弹性断裂理论的强度恢复率评价方法能更好地从整体上表征修理后结构的真实承载能力。

碳纤维复合材料胶铆混合修理结构静载拉伸失效

针对碳纤维复合材料胶铆混合修理结构静载拉伸失效,对碳纤维复合材料完好板和胶铆混合修理结构进行了静载拉伸实验,分析了完好板和胶铆混合修理结构的承载能力、加载过程的应变分布特性以及两者的失效模式;通过有限元仿真分析了胶铆混合修理结构胶层和母板的损伤起始、损伤扩展;对胶铆混合修理结构不同位置的铆钉进行分区受载研究,以分析混合修理结构在拉伸载荷作用下的受力模式和传力路径,进一步揭示胶铆混合修理结构的失效模式。研究结果表明,胶铆混合修理结构在静载拉伸下,胶层首先在拉伸导致的偏心载荷引起补片翘曲所产生的剥离应力和拉伸时的横向切应力共同作用下,沿载荷方向两侧边缘开始失效并向内扩展。胶层大部分失效后,母板失效先从90°铺层外排铆钉孔边起始,沿垂直于载荷方向扩展,随后±45°铺层和0°铺层先后出现同样损伤。混合修理结构在拉伸时由胶层和铆钉共同将一部分拉伸载荷从母板传递到补片上,提升了混合修理结构的力学性能。

复合材料胶铆混合修理应力特性分析

针对飞机复合材料机身蒙皮,应用ANSYS12.0建立了碳纤维复合材料层合板胶接修理和胶铆混合修理仿真模型,对比分析两种修理方式对修理效果的影响,并分析铆钉对胶铆混合修理胶层应力分布的影响。