免费论文：飞机复合材料结构冲击损伤过程与损伤修理研究

为了减轻结构质量，提高飞行器性能和降低燃油消耗，在航空领域树脂基复合材料得到了大量应用。随着材料技术和航空技术的进一步发展，复合材料在飞机结构上的应用比重将会进一步增大。在复合材料结构制备成型和使用过程中，由于种种原因会形成各种缺陷和损伤。 本文着重对飞机复合材料结构冲击损伤过程及修理进行研究。本文首先对复合材料在飞机结构上的应用情况和复合材料飞机结构损伤修理情况进行了调研。本文的数据统计分析表明，低速冲击损伤在复合材料飞机结构各类损伤中占有很大比例，达到55％以上，对飞机的安全性和经济性有较大影响。因此，对飞机复合材料结构低速冲击损伤过程进行了研究。 在对复合材料低速冲击损伤过程的研究中，考察了低速冲击过程中复合材料层合板的损伤面积、损伤宽度和凹坑深度的变化规律，通过对比分析这3 个损伤参数的检测容易程度、可区分性及与复合材料冲击后性能的相关性，确定了采用凹坑深度作为复合材料飞机结构低速冲击损伤表征参数。考察了多种复合材料的冲击能量和凹坑深度的关系，对冲击能量～凹坑深度曲线中存在的拐点现象进行了深入研究，对拐点前后的损伤状态分别用超声C 扫描进行无损检测，最后用氯化金乙醚溶液渗透后进行加热揭层，观察和分析了其内部损伤状态，探讨了拐点的物理意义，该拐点实际上意味着树脂基体和纤维作为整体抵抗冲击的最大能力。 由于采用落锤冲击预制损伤的方法比较费时和昂贵，本文在对低速落锤冲击与准静态压痕的等效性进行分析后采用准静态压痕（QSI）实验方法替代落锤冲击来确定材料的冲击损伤特性。准静态压痕实验结果表明复合材料受低速冲击后，载荷～压头位移曲线和接触力～凹坑深度曲线上也存在拐点，在拐点前后的损伤状态明显不同，根据这一特征对损伤状态进行分析并提出具体的修理方案。压缩强度试验结果表明，所采取的修理方法在常温条件下可以满足修理的静强度恢复要求，均使受损试件的静强度恢复到完好试件的80％以上。

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