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摘要:本文归纳了复合材料的常见损伤类型及分类,介绍了损伤评估的要点,还以典型的损伤形式为例介绍了复合材料修理过程。
关键词:复合材料;损伤;损伤评估
由于复合材料具有高比强度、高比刚度,可设计性强,良好的抗疲劳性能和抗腐蚀性好等优点,使其在飞机结构中的用量大幅度提高,应用范围也日益广泛。复合材料用量从B707不到1%、B747约10%到B787达50%。而应用范围从整流罩、副翼等次承力结构到整个飞机机身、机翼上下蒙皮和安定面翼盒蒙皮等主承力结构。然而,相比于复合材料广泛应用情况而言,复合材料检测、维修技术和维修规范缺相对发展迟缓。因此,摸索复合材料修理技术是具有十分重要的意义。
1.常见的损伤类型及分类
复合材料在使用中一般会出现擦伤、划伤、裂纹、分层、开胶、腐蚀气泡、破损、潮气、变形、烧伤、凹坑、起鼓、穿孔等。产生故障的原因大致分為三种:一是人为因素,即对非关键复合材料构件重视不够,不按规程操作;二是零件本身制造质量不合格,内部存在缺陷,或者设计不合理;三是环境影响因素,包括疲劳、盐雾、风沙、雨雪、雷击、工业废气污染。
对复合材料部件损伤区彻底检查后,按照损伤严重程度进行分类:
(1)可忽略损伤
不影响结构强度、刚度和使用功能的损伤为可忽略损伤。对这类损伤可修理或者进行简单修理后,结构仍然能继续使用。
(2)可修损伤
经过恰当地修理后,受损结构的强度、刚度和使用功能得以恢复的损伤称为可修损伤。
(3)不可修损伤
损伤较为严重致使结构的强度、刚度和使用功能难以恢复的损伤为不可修损伤。
2.损伤的评估
损伤评估一般按如下步骤进行。
(1)损伤程度确定
如果两个或多个损伤区域靠得很近,则应视为一个整体的损伤区域;如果两个损伤分属不同的结构区域,又要按一个损伤考虑修理,则应按要求高的结构区域规定的方法进行修理;如果一个损伤区横跨两个结构区,也应按要求高的结构区域规定的方法进行修理;两个相邻区域损伤修理的铺层不宜重叠,在没有特别规定的情况下,一般修理完成后其间必须有适当的间隙。
(2)损伤后果评估
具体部件损伤的评估应从四个方面考虑:部件的类型、损伤的类型、损伤所影响的范围、损伤的程度。
(3)可接受损伤水平的确认
为了确定每个部件损伤的程度,即是许可损伤、或是可修理损伤、或是不可修理损伤,每个部件按其结构重要性的不同分成不同的区域,通过考虑下列数据来确定这些区域:局部的应力水平;由结构试验确定的安全系数;所涉及结构的设计类型及几何形状。
3.典型维修过程
A,准备修理区域。
B,铺设粘结胶膜及预浸料铺层。按图1布置修理铺层顺序。
C,装上电热毯及真空袋。
D,进行固化。在材料参数规定的时间之内,保持一定真空度,在手册规定温度下热固化。注意:固化时间从修理区域的温度达到规定固化温度之后开始计算。
E,除去真空袋及电热毯。
F,除去分离膜。
关键词:复合材料;损伤;损伤评估
由于复合材料具有高比强度、高比刚度,可设计性强,良好的抗疲劳性能和抗腐蚀性好等优点,使其在飞机结构中的用量大幅度提高,应用范围也日益广泛。复合材料用量从B707不到1%、B747约10%到B787达50%。而应用范围从整流罩、副翼等次承力结构到整个飞机机身、机翼上下蒙皮和安定面翼盒蒙皮等主承力结构。然而,相比于复合材料广泛应用情况而言,复合材料检测、维修技术和维修规范缺相对发展迟缓。因此,摸索复合材料修理技术是具有十分重要的意义。
1.常见的损伤类型及分类
复合材料在使用中一般会出现擦伤、划伤、裂纹、分层、开胶、腐蚀气泡、破损、潮气、变形、烧伤、凹坑、起鼓、穿孔等。产生故障的原因大致分為三种:一是人为因素,即对非关键复合材料构件重视不够,不按规程操作;二是零件本身制造质量不合格,内部存在缺陷,或者设计不合理;三是环境影响因素,包括疲劳、盐雾、风沙、雨雪、雷击、工业废气污染。
对复合材料部件损伤区彻底检查后,按照损伤严重程度进行分类:
(1)可忽略损伤
不影响结构强度、刚度和使用功能的损伤为可忽略损伤。对这类损伤可修理或者进行简单修理后,结构仍然能继续使用。
(2)可修损伤
经过恰当地修理后,受损结构的强度、刚度和使用功能得以恢复的损伤称为可修损伤。
(3)不可修损伤
损伤较为严重致使结构的强度、刚度和使用功能难以恢复的损伤为不可修损伤。
2.损伤的评估
损伤评估一般按如下步骤进行。
(1)损伤程度确定
如果两个或多个损伤区域靠得很近,则应视为一个整体的损伤区域;如果两个损伤分属不同的结构区域,又要按一个损伤考虑修理,则应按要求高的结构区域规定的方法进行修理;如果一个损伤区横跨两个结构区,也应按要求高的结构区域规定的方法进行修理;两个相邻区域损伤修理的铺层不宜重叠,在没有特别规定的情况下,一般修理完成后其间必须有适当的间隙。
(2)损伤后果评估
具体部件损伤的评估应从四个方面考虑:部件的类型、损伤的类型、损伤所影响的范围、损伤的程度。
(3)可接受损伤水平的确认
为了确定每个部件损伤的程度,即是许可损伤、或是可修理损伤、或是不可修理损伤,每个部件按其结构重要性的不同分成不同的区域,通过考虑下列数据来确定这些区域:局部的应力水平;由结构试验确定的安全系数;所涉及结构的设计类型及几何形状。
3.典型维修过程
A,准备修理区域。
B,铺设粘结胶膜及预浸料铺层。按图1布置修理铺层顺序。
C,装上电热毯及真空袋。
D,进行固化。在材料参数规定的时间之内,保持一定真空度,在手册规定温度下热固化。注意:固化时间从修理区域的温度达到规定固化温度之后开始计算。
E,除去真空袋及电热毯。
F,除去分离膜。