金属裂纹板复合材料胶接修补结构裂纹扩展行为研究.pdf

《金属裂纹板复合材料胶接修补结构裂纹扩展行为研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第1期2014年2月沈阳航空航天大学学报JournalofShenyangAerospaceUniversityV01．31No．1Feb．2014文章编号：2095—1248(2014)01—0037—04金属裂纹板复合材料胶接修补结构裂纹扩展行为研究苏维国1，穆志韬1，王朔2(1．中国人民解放军海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266004；2．沈阳航空航天大学航空航天工程学部(院)，沈阳110136)摘要：为研究金属裂纹板复合材料胶接修补结构的裂纹扩展行为，进行了LYl2CZ航空铝合金裂纹板碳／环氧复合材料补片胶接修复结构的疲劳性能测

2、试试验，观察修补结构疲劳失效模式，并测量一定疲劳周次下的铝合金板的裂纹长度。建立了考虑裂纹扩展，界面脱粘两种失效模式相互耦合的三维非线性有限元分析模型，计算出不同裂纹长度对应的疲劳寿命，对修补结构的疲劳性能进行了评估，其数值计算与试验结果吻合较好。关键词：复合材料修补；疲劳；裂纹扩展寿命；有限元中图分类号：V215．5+2文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．2095—1248。2014．01．009Researchoncrackgrowthbehaviorofblade·bodyjuncturehorseshoevortexSUWe

3、i．gu01，MUZhi—ta01，WANGShu02(1．QingdaoCampus，InstituteofNavalAeronauticalEngineering，Qingdao266041；2．FacultyofAerospaceEngineering，ShenyangAerospaceUniversity，Shenyang110136)Abstract：FatiguecrackgrowthtestforcrackedmetallicplateofLYl2CZaluminumalloyrepairedwithad—hesivebondingC

4、arbon／epoxycompositepatchisconductedtovalidatethecrackgrowthbehaviourofcrackpatching．Themainfatiguefailuremodesobservedinthetestarecrackgrowthandadhesivedebonding．Thecracklengthanddebondingareaaremeasuredwithdifferentnumbersofcycles。Thenonlinear3Dfiniteele—mentmodelconsidering

5、adhesivedebondingandcrackgrowtharedeveloped．Theexperimentalandanalyti-calresultsareingoodagreementwitheachother．Keywords：adhesivelybondedcompositerepair；fatigue；crackgrowthlife；FEmodel损伤飞机结构的修理技术和老龄飞机结构的延寿问题，已经日益引起世界各国航空界的高度重视和普遍关注。与金属材料相比，先进复合材料具有比强度高、比模量大，抗疲劳、耐腐蚀性能好等优点¨-3]。随

6、着先进复合材料的发展及其大量应用，相应研究和发展了复合材料补片胶接贴补飞机金属损伤的修理方法，即以固化的或者未固化的复合材料预浸料补片，用胶接的方法贴补到破坏损伤区，进行局部补强，以达到延长结构使用寿命‘4

7、。为了保证这种不同材料属性，不同几何尺寸构成非匀质多层复合修理结构的安全性、耐久性／损伤容限，必须对修理结构在交变载荷作用下裂尖应力强度因子、裂纹扩展速率、裂纹扩展寿命等收稿日期：2013—10—21基金项目：总装“十二五”预研项目(项目编号：4010901030201)作者简介：苏维国(1985一)，男，湖北松滋人，博士研究生，主要研究方向：

8、飞机结构腐蚀疲劳及寿命可靠性，E-mail：suweigu01985@126．tom。38沈阳航空航天大学学报第31卷结构抗疲劳性能进行分析，对修理效果进行评定∞J，得到高效、可靠的修理方式，以指导工程实际的维修工作。由于有限元数值计算方法在复杂结构力学性能分析中有优越性，可广泛应用于复合材料修补分析与设计。Jones∞J，Sun-7o，Naboulsi和Mall-81分别提出了“双板一胶元模型”，“Mindlin板一弹簧元模型”和“三板模型”，这3种模型都可以考虑结构的横向剪切变形。孙宏涛‘91在以上3种模型的基础上提出了“双板一胶元修正模型”以

9、及“双板一弹簧元修正模型”。“双板一胶元修正模型”利用胶元与Mindlin板共同考虑横向剪切效应，并将该模型离散成“双板一