复合材料疲劳试验的改进载荷寿命系数法研究

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1、学校代码10406分类号TB133.3密级学号120085232002硕士学位论文复合材料疲劳试验的改进载荷题目寿命系数法研究作者雷园玲学科、专业航空工程指导教师陈跃良、杨加明申请学位日期2015.6学校代码：10406分类号：TB133.3学号：120085232002南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）复合材料疲劳试验的改进载荷寿命系数法研究硕士研究生：雷园玲导师：陈跃良、杨加明申请学位级别：硕士学科、专业：航空工程所在单位：飞行器工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：南昌航空大学Studyontheimpr

2、ovementofload-lifefactormethodofcompositematerialfatiguetestADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnEngineeringMechanicsbyLeiYuanLingUndertheSupervisionofProf.ChenYueLiangandProf.YangJiaMingSchoolofAircraftEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaAp

3、ril,2015摘要在过去的30多年，飞机主要结构上的先进复合材料使用量已显著增加。随着先进通用航空运输试验计划的实施，美国国家航空航天局（NASA）和美国联邦航空管理局（FAA）在1994年新增了通用和商用航空复合材料的使用。金属和复合材料在损伤力学和耐久性问题上存在很大的区别，但复合材料和金属需要满足相同要求的结构完整性、安全性和耐用性。虽然复合材料结构的优点很多，但由于在大型结构、交互失效机理、温湿度的敏感性和疲劳分散性等方面缺乏经验，使得其相关试验论证变得十分困难。本文研究的总体目标是在保证可靠性的同时，考虑经济和

4、试验持续时间，采用改进载荷寿命系数法，求得复合材料的载荷放大系数（LEF）和试验持续时间（N0），并为复合材料的机体结构论证提供指导。具体内容包括：（1）概述复合材料飞机结构耐久性试验，介绍其积木式试验方法以及分散性分析方法，并且详细介绍已有复合材料飞机结构耐久性疲劳试验方法—寿命系数法、载荷放大系数法和极限强度法，重点推导改进载荷寿命系数法，并依此法求得复合材料的LEF和N0，在保证相同可靠性和置信度的前提下，能够有效地缩短复合材料飞机结构的全尺寸试验持续时间。（2）研究铺层方式为[45/0/-45/90]s的CCF30

5、0/BA9916-II复合材料层合板拉－拉载荷的疲劳行为和规律，使用本文研究的改进载荷寿命系数法，得到复合材料层合板在B基准上的疲劳寿命和剩余强度的形状参数，进而求得该复合材料的LEF和N0。并将试验结果与已有的复合材料统计结果相较，验证改进载荷寿命系数法的正确性。该方法通过使用改进联合威布尔分布分析分散性，简化了求解复合材料的LEF和N0的过程。(3)研究铺层方式为[45/-45/0/0/-45/90/0/90/45/0]s的T300/BMP316新型复合材料层合板（无孔和含孔）在拉－拉载荷的疲劳行为及规律，运用已验证的

6、改进载荷寿命系数法求解其LEF和N0，得出部件的试验件数和孔径对复合材料层合板的LEF和N0的影响。关键词：先进复合材料，寿命系数法，载荷放大系数法，极限强度法，载荷寿命系数法，CCF300/BA9916-II复合材料层合板，T300/BMP316新型复合材料层合板IAbstractOverthepast30years,theuseofadvancedcompositematerialsinaircraftprimarystructureshasincreasedsignificantly.In1994,withtheAd

7、vancedGeneralAviationTransportExperimentsprogram,theNationalAeronauticsandSpaceAdministrationandtheFederalAviationAdministrationrevitalizedtheuseofcompositesingeneralandcommercialaviation.Althoughtherearedifferencesbetweenmetalandcompositeaboutdamagemechanicsanddu

8、rabilityconcerns,thecertificationphilosophyforcompositesmustmeetthesamestructuralintegrity,safety,anddurabilityrequirementsasthatofMetals.Despitethemany