复合材料补片参数对修理后金属结构疲劳性能的影响

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1、第42卷第3期2010年6月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronauticsb-AstronauticsV01．42No．3Jun．2010复合材料补片参数对修理后金属结构疲劳性能的影响张玎杨晓华周凯杨凯(海军航空工程学院青岛分院，青岛．266041)摘要：为评估复合材料补片参数对修理后金属结构疲劳性能的影响，本文基于复变量Green函数方法，利用AF-GRow软件建立了复合材料补片胶接修补损伤飞机金属结构裂纹扩展寿命分析模型。研究结果表明：(1)该模型精度较高，可以满足工程

2、要求}(2)修理结构的裂纹扩展寿命随着补片宽度的增大而增加，但增幅越来越小，寿命变化曲线趋于平稳，(3)由于无法考虑脱粘扩展，结构修理后的裂纹扩展寿命随补片厚度只呈现上升趋势I(4)在可迭性满足的情况下，宜对含裂纹结构进行双面修理。关键词：复合材料补片胶接修理；AFGROW软件，补片尺寸；单双面修理中图分类号：V264+．45；V258；V215．5+3文献标识码；A文章编号：1005—2615(2010)03—0369—05EffectsofPatchParametersonFatiguePerformanceofMeta

3、llicStructureRepairedwithAdhesivelyBondedCompositePatchZhangDing，YangXiaohua，ZhouKai，YangKai(NavalAeronauticalandAstronauticalUniversityQingdaoBranch，Qingdao，266041，China)Abstract：InordertOevaluatetheeffectsofcompositepatchdimensionsandsingle—sidedanddouble—sid—edr

4、epaironthefatigueperformanceofmetallicstructurerepairedwithadhesivelybondedcompositepatch，theanalysismodelofcrackpropagationlifeofrepairedaircraftmetallicstructureisestablishedwithAFGROWsoftwarebasedoncomplexvariableGreenfunctionapproach．Resultsshowthat：(1)theaccur

5、acyofthemodelishighenoughtomeettheengineeringrequirements；(2)thecrackpropagationlifeoftherepairedstructureincreaseswiththepatchwidth，buttheamplitudebecomessmaller，andthelifecurvegoestoflat；(3)thechangingtrendofcrackpropagationlifewithincreasingthicknessisonlyascend

6、ingbecausethedelaminationgrowthcannotbeconsidered；(4)thedouble—sidedrepairisbetterwhenitisreachable．Keywords：adhesivelybondedcompositepatchrepair；AFGROWsoftware；patchdimensions；single-sidedanddouble—sidedrepair飞机结构在服役期间会受到严重的“载荷”作用。重复的起飞着陆、机动、环境对材料力学性能的退化以及腐蚀作用都会对结

7、构造成损伤，进而影响其承载能力与安全寿命。对结构损伤部位进行修复补强确保飞机在其寿命期内的完整性一直是航空维修人员的首要任务。20世纪70年代初期，澳大利亚皇家空军航空研究实验室的A．A．Baker等率先提出了用复合材料补片来修理损伤的飞机金属结构，即将已固化的、半固化的或者未固化的复合材料预浸料补片，用胶接方法贴补构件的损伤区，进行局部补强，改善损伤区的应力分布，力求将损伤后的结构的力学性能恢复到损伤之前口‘¨。与传统的机械修理方法相比，复合材料补片胶接修理具有比强度和比模量高、抗疲劳和抗腐蚀性能好、可设计性强、易成形且能

8、保持原有结构外形、不会形成新的应力集中源、修补时间短、成本低、所需设备简收稿El期：2009-10-13；修订日期：2010—01—18作者简介：张玎，男，博士研究生，助理工程师，1981年8月生，E—mail：zd21century

9、@hotmail．com。370南京航空航天大学学报第