【摘要】：隨著復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的廣泛使用,在飛機(jī)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)過程中,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷的評(píng)估工作顯得越加重要。由于復(fù)合材料對(duì)沖擊載荷的敏感性,有必要對(duì)復(fù)合材料在低速?zèng)_擊載荷作用下出現(xiàn)的損傷進(jìn)行評(píng)估,判斷含低速?zèng)_擊損傷復(fù)合材料結(jié)構(gòu)是否依舊滿足安全性要求。目前沖擊后的剩余強(qiáng)度是用于評(píng)估復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷的主要依據(jù),因此,本文對(duì)復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊和沖擊后的剩余強(qiáng)度進(jìn)行了研究。研究?jī)?nèi)容具體包括以下幾個(gè)方面:(1)通過對(duì)復(fù)合材料損傷容限相關(guān)適航要求的整理分析,確定了用沖擊后剩余強(qiáng)度作為復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊損傷的評(píng)估依據(jù)。針對(duì)現(xiàn)有常見的復(fù)合材料損傷容限分析方法的局限性,提出了一種復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊損傷全過程仿真分析方法,并規(guī)劃了驗(yàn)證試驗(yàn)的主要模塊和內(nèi)容。(2)以P2352W-19復(fù)合材料層合板為分析對(duì)象,選取不同的沖擊能量,分別進(jìn)行了低速?zèng)_擊試驗(yàn)和沖擊后的剩余強(qiáng)度評(píng)估試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果為后續(xù)全過程仿真分析方法中損傷模式和本構(gòu)模型的確定提供了參考,并為后續(xù)仿真分析方法的有效性驗(yàn)證提供了依據(jù)。(3)以P2352W-19復(fù)合材料層合板為分析對(duì)象,完成了從低速?zèng)_擊損傷發(fā)生到?jīng)_擊后壓縮破壞的全過程仿真分析。從沖擊響應(yīng)、損傷狀態(tài)和剩余強(qiáng)度三個(gè)方面將仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了仿真分析模型的有效性和計(jì)算精度。并以所建立模型為基礎(chǔ),對(duì)低速?zèng)_擊過程和沖擊后的壓縮破壞過程進(jìn)行了進(jìn)一步仿真分析。
【圖文】：

圖 2.1 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限相關(guān)適航條款運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn) CCAR§25.571 和咨詢通報(bào) AC20-107B 中有關(guān)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容的主要內(nèi)容概括如下[3][13]：（1） 運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn) CCAR§25.571：25 部中結(jié)構(gòu)損傷容限要求在章節(jié)§25.571“結(jié)的損傷容限和疲勞評(píng)定”中進(jìn)行了具體描述。§25.571(a)“總則”中對(duì)結(jié)構(gòu)損傷容限評(píng)定要點(diǎn)及考慮的因素進(jìn)行了明確規(guī)定，§25.571(b)“損傷容限評(píng)定”和§25.571(e)“損傷容限（離散源）評(píng)中對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)在不同載荷情況下的損傷容限要求進(jìn)行了明確規(guī)定。CCAR-25.571 中的各條規(guī)均在其對(duì)應(yīng)的咨詢通報(bào) AC25.571-1D 中有更為具體的解釋說明。（2） 咨詢通報(bào) AC20-107B：AC20-107B 是針對(duì)航空器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)頒布的咨詢通報(bào)，，中，AC20-107B§8“結(jié)構(gòu)驗(yàn)證——疲勞和損傷容限”對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限要求有著十分詳明確的規(guī)定，包括復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限評(píng)定的目的、流程、要求、考慮因素等。2.2.2AC20-107B§8 損傷容限評(píng)定解讀[13]AC20-107B“復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)”為整合所有適航標(biāo)準(zhǔn)頒發(fā)的針對(duì)于航空器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

圖 2.2 損傷類別劃分與各類別損傷對(duì)應(yīng)剩余強(qiáng)度要求圖 2.2 中，BVID 為目視勉強(qiáng)可見沖擊損傷，VID 為目視可見沖擊損傷。根據(jù)圖示內(nèi)容和AC20-107B§8 中的具體說明，可將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷容限要求（剩余強(qiáng)度要求部分）歸納為以下幾點(diǎn)：① 含 BVID 和允許的最大制造缺陷的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，應(yīng)具備承受設(shè)計(jì)極限載荷的要求，即要求結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)極限載荷；② 含 VID(包括較大 VID)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有承受設(shè)計(jì)限制載荷的能力，即要求結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度大于設(shè)計(jì)限制載荷；③ 含離散源損傷的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有承受返回載荷的能力，一般要求結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度大于 70%設(shè)計(jì)限制載荷。④ 出現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)未預(yù)計(jì)到的意外損傷時(shí)，應(yīng)立即報(bào)告制造商，等待處理。2.3.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限評(píng)定流程根據(jù)上文中對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷損傷容限相關(guān)適航條款的解讀和要求介紹，確定的損傷容限評(píng)定流程圖如圖 2.3 所示，圖 2.3 中所示的各流程均按照上文中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷容限條款所
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2674089