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1、飞机结构损伤的复合材料胶接修补技术研究进展童谷生孙良新(南京航空航天大学航空宇航学院南京210016)刘英卫(洪都航空集团南昌330024)文摘系统归纳并分析了国内外30年来在复合材料胶接修补研究中所取得的成果,以及最近10年的最新研究动态,涉及损伤修补设计、有限元精确分析、智能修补等,并指出了研究中值得注意的问题。关键词损伤修复,复合材料,飞机结构,无损检测,智能结构AReviewonCompositeBondedRepairTechniqueforDamagedAircraftStructuresTong
2、GushengSunLiangxin(SchoolofAircraftAerospace,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsNanjing210016)LiuYingwei(HongduAviationIndustryGroupsNanchang330000)AbstractToextendtheservicelifeofagingordamagedaircraft,thedamagedcomponentsmustbereplacedorre-paire
3、d.Aadhesivelybondedtechniqueofcompositetorepairdamagedaircrafthasbeendevelopedsince1970s.Byusingaseriesofcharacteroftheadvancedcomposites,suchashighstrengthratioandstiffnessratio,thedamagedcomponentcanbeeffectivelyrepaired.Researchachievementsofthecomposite
4、bondedrepairtechniqueappliedtodamagedaircraftstructurearereviewed,andproblemstobesolvedinthefuturearepresented.KeywordsDamagerepair,Compositematerial,Aircraftstructure,Nondestructivetesting,Smartstructure1复合材料修补技术的概念及起源补。复合材料技术的发展,为一种新的飞机结构损文献[1～3]表明,飞机结构的复
5、合材料修补设伤修补技术复合材料胶接修补技术提供了可能计和可行性评价开始于20世纪70年代初期。澳大性。复合材料胶接修补是指用高性能纤维增强复合利亚航空和海运研究室(AMRL)的AlanBaker博士材料,如硼/环氧和碳/环氧复合材料胶接于缺陷或等人对复合材料修复金属飞机技术进行了开创性的损伤结构表面,以加强缺陷区域,或使受损伤构件的工作,他们用碳纤维增强塑料(CFRP)和硼纤维增强功能和传递载荷特性得以最大限度地恢复,以达到塑料(BFRP)为澳大利亚皇家空军(RAAF)修补了大延长结构使用寿命的目的。复合材料
6、用于飞机结构力士C—130、幻影F—111、麦卡奇等飞机。1984年胶接修补包括两类:一类是对复合材料飞机的修补;美国人用复合材料对C—141飞机构件和C—141B另一类是大量现役的金属飞机损伤后用复合材料修型武器系统进行了修补。根据统计,到1989年,对收稿日期:2001-09-17童谷生,1962年出生,博士后,主要从事弹性动力学、复合材料结构及损伤评估方面的研究工作—20—宇航材料工艺2002年第5期[4]于疲劳和腐蚀裂纹的修复已经超过500例。文献是疲劳和腐蚀引起的裂纹以及外来物的冲击损伤。[5]表明
7、复合材料的损伤修补已由原来用于军用飞复合材料飞机或一般复合材料结构的损伤和缺陷类机的修复发展到对民用飞机,如Boeing727、747、767型包括:(1)与制造过程有关的缺陷,如空隙、分层、[3]以及空中客车。根据Turaga等人的统计,到1998脱胶、表面损伤和钻孔错误等;(2)使用和生产过程年,将复合材料用于各类飞机结构件的损伤修复已中的机械损伤,如刀痕、划痕、腐蚀坑、分层、脱胶、圆经超过10000例。可见,用高强度复合材料胶修补孔变形和穿厚度损失等;(3)由环境因素形成的损受损伤飞机在国外已经引起高度
8、重视,并已进入实伤,如表面氧化、分层蜂窝夹层脱胶、夹心腐蚀和表用阶段。面鼓泡等。2复合材料修补技术中所涉及的主要问题对于结构件损伤部位和范围的确定,主要依靠对于金属结构飞机的损伤复合材料修补,由于目视或其他无损检测、探伤方法。除了常见方法之金属疲劳损伤及损伤演变规律目前已经研究得比较外,目前正在发展中的针对复合材料结构损伤的检清楚,但当用复合材料作为修补件时仍然涉及到刚测方法如Lamb波和声—超声方
