补片形状和尺寸对复合材料胶接修补的影响

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1、第50卷第20期机械工程学报Vol.50No.202014年10月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGOct.2014DOI：10.3901/JME.2014.20.063*补片形状和尺寸对复合材料胶接修补的影响苗学周李成铁瑛郭文辉(郑州大学机械工程学院郑州450001)摘要：与传统的机械修补技术相比，复合材料胶接修补具有结构增重小、可设计性强、成形简单和成本低等明显的优点。因此，复合材料胶接修补技术已成功地应用于一些军用和民用飞机的受损结构。借助于ANSYS软件，以三维逐渐损伤理论为依据，分别建立含不同形状补片的复合材料胶接修补模型，其中母板和补片采用正交各向异

2、性损伤模型，胶层采用各向同性损伤模型。在单向拉伸载荷作用下，同时考虑层合板和胶层的损伤形式和扩展趋势，确定层合板的最终失效载荷，并与已有文献进行对比，验证模型的正确性。损伤模型计算结果表明，补片的形状和尺寸均是胶接修补的重要设计参数，其对层合板的最终失效载荷影响显著。斜放的方形补片的修补效果较佳，当对方形补片进行圆角化处理时，受损层合板的拉伸承载能力得到提高。关键词：复合材料；三维渐进损伤模型；胶接修补；补片形状和尺寸中图分类号：TB33InfluenceofPatchShapeandSizeonAdhesivelyBondedCompositeRepairMIAOXuezhouLICh

3、engTIEYingGUOWenhui(SchoolofMechanicalEngineering,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001)Abstract：Comparedwiththetraditionalmechanicalrepairtechnology,theadhesivelybondedrepairsincompositeshavetheobviousadvantagesoflessincrementofstructureweight,strongdesignability,easyformingandlowcost.Therefore,th

4、etechnologyofadhesivelybondedrepairsincompositeshasbeensuccessfullyappliedtosomedamagedstructuresofmilitaryandcivilianaircraft.Basedonthethree-dimensionalprogressivedamagetheory,themodelsofadhesivelybondedrepairsarerespectivelyestablishedwithdifferentshapesofthepatchesbyusingthesoftwareofANSYS.Mo

5、therboardandpatchareestablishedwiththeorthogonalanisotropicdamagemodel,andadhesiveisestablishedwiththeisotropicdamagemodel.Underuniaxialtensileload,atthesametime,consideringthedamageformandthetrendsofexpansionofthelaminatesandadhesive,theultimatefailureloadisdetermined.Thevalidityofthemethodispro

6、vedbycomparingwithpreviousreferences.Thecalculationresultsofdamagemodelshowthatthepatchshapeandsize,whichhaveagreateffectontheultimatefailureloadofcompositelaminates,areimportantdesignparametersofadhesivelybondedrepairs.Theeffectofrepairwithtiltedsquarepatchisbetterthanothers.Whentheround-cornerp

7、rocessoftiltedsquarepatchisconducted,theload-bearingcapacityofdamagedlaminatesisimproved.Keywords：compositematerial；3-Dprogressivedamagemodel；adhesivelybondedrepairs；patchshapeandsize高损伤模型的强度。因此，在航空航天和其他工业*0前言领域内，复合材料胶