民机复合材料结构分层损伤修理容限评估

发布时间：2017-07-07 07:17

  本文关键词：民机复合材料结构分层损伤修理容限评估

  更多相关文章： 复合材料 民机飞机 分层损伤 湿-热-力耦合 胶接修理 ABAQUS 修理容限

【摘要】：复合材料具有各向异性,其在制造、使用和维修过程中,由于诸多不确定因素会在结构内部产生分层损伤。在压缩载荷下,分层损伤容易使复合材料整体结构在低于其压缩强度的载荷下发生局部屈曲而导致分层扩展及破坏。同时,民用飞机长期处在高温潮湿的恶劣环境中,其复合材料分层损伤结构不可避免地受到湿应力、温度应力及湿-热-力耦合作用,将进一步降低其结构承载能力及使用寿命。本文利用有限元分析软件ABAQUS,对民机复合材料层合板结构分层损伤力学性能及在湿热环境下的力学性能进行仿真分析,研究分层损伤在湿热环境下的湿-热-力耦合作用的影响。在运营过程中,民用飞机的复合材料结构出现损伤时,需要进行修理,以恢复力学性能,保证飞行安全。胶接修理是应用最为广泛的复合材料修理技术,也是分层损伤最为主要的修理技术。在湿热环境下,民机复合材料修理区域容易经受吸湿、温度和载荷的耦合作用而发生性能退化。本文应用ABAQUS仿真分析民机复合材料胶接修理结构,研究其修理角度、修理方式对其修理力学性能恢复的影响,以及修理后结构在湿热环境下湿-热-力耦合作用的剩余力学性能,为民机修理分析提供技术参考。本文针对民机复合材料层合板结构的分层损伤,在力学理论分析和ABAQUS数值仿真研究的基础上,研究分析民用飞机复合材料结构的修理容限的评定方法。通过力学仿真分析损伤结构和修理结构剩余力学性能,综合分析修理工艺水平、维修人员素质、检测效率和经济因素,以及民机复合材料结构修理的分区域分析及其他限制性因素,确定其修理容限的上限和下限,得出每个部分复合材料层合板正确合理的修理容限,为维修工程分析提供技术参考和评估方法。
【关键词】：复合材料 民机飞机 分层损伤 湿-热-力耦合 胶接修理 ABAQUS 修理容限
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V267
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 复合材料分层损伤国内外研究现状及进展13-16
• 1.2.2 湿热条件下复合材料层合板试验研究现状16
• 1.2.3 复合材料分层损伤湿热环境下修理国内外研究现状16-17
• 1.3 本文研究目的及解决问题17-18
• 1.4 本文主要研究内容与结构18-20
• 第二章 湿热环境下复合材料层合板分层损伤分析理论20-35
• 2.1 基本概念20-22
• 2.1.1 分层产生的原因20-21
• 2.1.2 分层的种类21-22
• 2.2 复合材料分层损伤理论22-25
• 2.2.1 内聚力理论22-23
• 2.2.2 分层损伤产生及扩展准则23-24
• 2.2.3 静强度累积损伤失效判定准则24-25
• 2.3 复合材料层合板湿-热-力耦合理论25-30
• 2.3.1 湿热效应损伤机理25-26
• 2.3.2 湿-热-力耦合理论26-27
• 2.3.3 极限载荷分析27-30
• 2.4 理论算例分析与讨论30-34
• 2.4.1 单向层合板湿热环境下极限载荷30-33
• 2.4.2 多向层合板湿热环境下极限载荷33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 复合材料层合板结构分层损伤数值仿真分析35-59
• 3.1 复合材料分层缺陷统计35-37
• 3.2 复合材料层合板完整结构数值建模分析37-43
• 3.2.1 有限元建模37-39
• 3.2.2 常温干态下力学性能39-40
• 3.2.3 湿热环境下力学性能40-43
• 3.3 层合板结构分层损伤数值仿真分析43-58
• 3.3.1 分层损伤模型建模43-45
• 3.3.2 常温干态下仿真力学性能分析45-54
• 3.3.3 湿-热-力耦合加载分析54-57
• 3.3.4 数值仿真结果与分析57-58
• 3.4 本章小结58-59
• 第四章 复合材料分层损伤修理结构数值仿真分析59-73
• 4.1 复合材料分层损伤修理简介59-60
• 4.2 修理结构有限元建模60-62
• 4.3 常温干态下修理结构的性能分析62-69
• 4.3.1 大角度方形修补62-63
• 4.3.2 大角度圆形修补63-65
• 4.3.3 小角度方形修补65-66
• 4.3.4 小角度圆形修补66-69
• 4.4 湿热环境下修理件耦合加载分析69-71
• 4.5 数值仿真结果与分析71
• 4.6 本章小结71-73
• 第五章 修理容限确定分析73-86
• 5.1 引言73-74
• 5.2 修理容限的综合因素确定分析74-79
• 5.2.1 修理容限的定义74-75
• 5.2.2 理论分析、力学试验及民机维修限制性研究75-79
• 5.3 基于力学性能仿真的修理容限确定分析79-85
• 5.3.1 基于力学性能仿真确定修理容限分析方法讨论79-80
• 5.3.2 修理容限下限确定80-83
• 5.3.3 修理容限上限确定83-85
• 5.4 本章小结85-86
• 第六章 结论与展望86-88
• 6.1 结论86
• 6.2 展望86-88
• 参考文献88-92
• 致谢92-93
• 作者简介93

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本文编号：529268