复合材料蜂窝夹层结构修理评估分析

发布时间：2021-04-19 11:28

　　复合材料蜂窝夹层结构在工程应用中最常见的损伤形式是面板-蜂窝芯脱粘与面板冲击损伤。蜂窝结构的损伤会造成整体结构承载能力显著下降,威胁结构安全。本文的研究工作针对蜂窝夹层结构的两种常见损伤及对应的修理方法,进行了试验研究与仿真分析研究。试验研究通过侧边压缩试验得到结构存在损伤时以及进行修理后的极限承载能力;仿真分析研究采用了蜂窝芯细节建模方法对结构失效机理进行探究。本文的主要内容包括:（1）进行蜂窝夹层结构无损件、面板-蜂窝芯脱粘件、面板冲击损伤件、注胶修理件、挖补修理件的侧边压缩试验,研究结构在存在损伤以及进行损伤修理后的承载能力。试验结果表明:脱粘损伤与冲击损伤会不同程度地降低整体压缩极限载荷;进行规范化修理可以使压缩极限载荷得到很大程度的恢复。（2）建立了蜂窝夹层结构有限元分析模型,区别于文献中常用的蜂窝芯实体等效方法,本文考虑了蜂窝芯细节结构,建立了不规则六边形直边蜂窝芯细节模型。将蜂窝壁面等效为一层芳纶纸与两侧酚醛树脂共三层的细节结构,通过用户材料子程序控制材料的本构关系。有限元分析得到的结果与试验结果比较吻合。（3）对蜂窝脱粘损伤结构与挖补修理结构进行参数分析得到结论:当结构... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 复合材料蜂窝夹层结构制造工艺
        1.1.2 复合材料蜂窝夹层结构修理研究
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 复合材料蜂窝夹层结构工程修理研究
        1.2.2 复合材料蜂窝夹层结构理论分析方法
        1.2.3 国内外研究综述简析
    1.3 本文的主要研究内容
第二章 复合材料蜂窝夹层结构力学性能及损伤分析方法
    2.1 经典层合板结构力学基础
        2.1.1 正交各向异性单层板刚度
        2.1.2 层合板渐进损伤分析方法
        2.1.3 粘聚区模型
    2.2 蜂窝芯结构尺寸与材料本构
        2.2.1 蜂窝芯的结构尺寸等效方法
        2.2.2 芳纶纸的力学性能
        2.2.3 酚醛树脂的力学性能
        2.2.4 芳纶纸与酚醛树脂的损伤模型
    2.3 本章小结
第三章 复合材料蜂窝夹层结构损伤及修理后压缩试验
    3.1 引言
    3.2 试验件
        3.2.1 无损试验件
        3.2.2 含初始损伤试验件
        3.2.3 损伤修理试验件
    3.3 蜂窝结构侧边压缩试验要求
    3.4 试验结果及分析
        3.4.1 无损试验件（WSF）
        3.4.2 含脱粘损伤试验件（YSF1）
        3.4.3 含冲击损伤试验件（YSF2）
        3.4.4 脱粘损伤注胶修理试验件（XLF1）
        3.4.5 冲击损伤挖补修理试验件（XLF2）
        3.4.6 试验结果汇总
    3.5 本章小结
第四章 复合材料蜂窝夹层结构数值模拟
    4.1 引言
    4.2 蜂窝芯细节建模方法验证
    4.3 有限元模型
        4.3.1 无损蜂窝板模型
        4.3.2 含脱粘损伤蜂窝板模型
        4.3.3 脱粘损伤注胶修理蜂窝板模型
        4.3.4 含冲击损伤蜂窝板模型
        4.3.5 冲击损伤挖补修理蜂窝板模型
    4.4 仿真结果与试验对比
        4.4.1 无损蜂窝板
        4.4.2 脱粘损伤蜂窝板
        4.4.3 冲击损伤蜂窝板
        4.4.4 脱粘损伤注胶修理板
        4.4.5 冲击损伤挖补修理板
    4.5 本章小结
第五章 复合材料蜂窝夹层损伤修理评估分析
    5.1 引言
    5.2 脱粘损伤与修理评估
        5.2.1 脱粘损伤原因分析
        5.2.2 脱粘损伤影响参数分析
        5.2.3 注胶修理试验结果评估
    5.3 冲击损伤与修理评估
        5.3.1 冲击损伤评估
        5.3.2 挖补修理评估
        5.3.3 挖补斜削角参数分析
    5.4 本章小结
第六章 总结展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果和发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于有限元的Nomex蜂窝芯等效面内模量计算[J]. 邹维杰,陈普会,郑达,姜元平.  江苏航空. 2018(01)
[2]Nomex蜂窝复合材料冲击损伤及剩余压缩强度试验[J]. 石晓朋,李曙林,常飞,杨哲.  航空材料学报. 2013(06)
[3]复合材料蜂窝夹芯结构单面贴补弯曲性能的分析模型与试验研究[J]. 李剑峰,燕瑛,廖宝华,马健,张涛涛,刘波.  航空学报. 2013(08)
[4]复合材料蜂窝夹芯板挖补修理后的侧压性能[J]. 刘遂,关志东,郭霞,晏冬秀,刘卫平,孔娇月.  科技导报. 2013(07)
[5]蜂窝夹芯结构的无损检测技术[J]. 曲亚林,宁宁,詹绍正.  航空制造技术. 2011(20)
[6]复合材料蜂窝夹芯结构挖补工艺[J]. 罗辑,杨永忠,陈新萍,梁斌,闫雷鸽.  航空制造技术. 2010(06)
[7]铝制蜂窝夹芯板的强度特性[J]. Jeom Kee Paik,Anil K.Thayamballi,Gyu Sung Kim.  钢结构. 2008(09)
[8]蜂窝夹芯结构板芯脱胶修补研究[J]. 赵美英,孙晓波,万小朋.  航空学报. 2003(05)
[9]层压板修理设计中的参数选择问题[J]. 孟凡颢,陈绍杰,童小燕.  复合材料学报. 2001(04)
[10]蜂窝芯层的等效弹性参数[J]. 富明慧,尹久仁.  力学学报. 1999(01)

博士论文
[1]层合复合材料的粘聚区模型及其应用研究[D]. 叶强.南京航空航天大学 2012



本文编号：3147461