单位文秘网 2021-08-31 09:02:00 点击: 次
交通运输、建筑、化工等各个领域的应用也愈见拓展,国内外对于复合材料的研究日益增多。
4.1复合材料胶接修理研究现状
A.A.Baker博士[7]讨论了复合材料粘接修复的优点,首次提出了一种用复合材料补片修补受损飞机金属结构的方案,即将贴片连接到受损区域,改善损伤的应力分布,减少损伤和裂纹的扩展速率,以增加结构强度和剩余寿命。J.J.Schubbe[8]研究了复合材料单面修补中补片尺寸对其结构疲劳的影响,指出补片长度的增加可以减少补胶脱胶的可能性,延长修补结构的疲劳寿命,但同时也会增加结构的整体重量,导致粘胶层过早脱胶。Chung和yang[9]通过三维有限元建模以及试验探讨了复合材料补片单面胶接修理裂纹的扩展,指出在贴片边缘处应力强度因子迅速减小,当裂纹扩展速度接近贴片长度时,裂纹扩展速率将在短时间内减小,但随着补片长度的增加,由于补片脱粘及试件其余部分承载能力的减弱,这种情况不会再发生;此外,当补片长度为裂纹长度1.5倍时,寿命延长最为显著。邓志康等[10]通过改进Zinoview刚度退化模型,结合Shkrieh改进的三维Hashin准则,利用ANSYS有限元软件选用INTER205单元对胶层进行模拟,建立了含孔复合材料层合板双面贴补渐进损伤失效模型,指出增大补片尺寸可以明显提高结构修补强度,这与文献[8]中J.J.Schubbe所得结论基本一致,同时还指出当补片修补厚度为母板1/2时,承载拉应力最强。
4.2复合材料机械连接修理研究现状
聂恒昌[11]等通过机械连接修理的方法修复了含圆孔损伤的复合材料层合板,并通过轴向拉伸试验验证其修理可行性,得到通过机械连接修补方法强度恢复率约可达到55%~60%的结论。樊建平[12]等借助ANSYS有限元软件中的参数化设计语言APDL模块研究了层合板机械连接处的破坏过程并模拟过程。P.J.Gray[13]研究了偏心载荷对单搭接和双搭接接触行为的影响,并研究了金属结构的变形对螺钉载荷分配的影响。
5存在问题
近年来,对复合材料修理技术的研究逐渐增多,在理论研究和实际工作中均取得了很大进展。但由于我国复合材料修理发展晚于国外,在某些技术突破及修理关键技术方面仍然存在一些问题,对国外修理技术仍然存在依赖性。同时,复合材料高尖端修理技术使用的航材均依靠进口,国内的复合材料制造产业也与国外有一定差距。综合来看,主要存在以下几方面问题:
1)由于复合材料受力各向异性,修补质量受多方面因素影响,一些关键技术依赖工作经验。
2)在外场工作时,环境因素对修补结果有很大影响,难以保证力学性能,需要工作人员认真对待。
3)现有研究成果仍然难以满足实际工程需求,理论研究与实际工程存在一定区别,应在理论研究的基础上更注重解决实际工程问题。
6总结与展望
随着高性能复合材料的开发与应用,复合材料修理技术日趋成熟,在复合材料理论方面研究成果也更加丰富。在当前航空航天领域发展迅猛趋势下,我国未来几年在复合材料修理技术领域有望取得更大的突破。在完善与充分利用现有技术的基础上,应不断汲取新技术,向高质量、低成本、一体化方向发展;应加快健全国内复合材料修理规范与标准,尽快实现复合材料数字化修理、修理工具及原材料国产化,将理论研究与实际工程相结合,成熟健全的修理技术是复合材料应用于各个领域的有力保障;开展复合材料修理标准化科学框架研究,大幅度提高修理效率,促进航空领域的可持续发展。
参考文献
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