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本论文主要针对分层缺陷与静力损伤对飞机复合材料层压板结构静强度及疲劳性能的影响,冲击试验方法以及低速冲击损伤对复合材料层压板性能的影响,典型连接形式的复合材料层压板结构强度等关键技术问题开展了较深入的研究,并取得较大进展和技术突破,主要体现在如下5个方面: 1.针对含有初始分层缺陷的复合材料层压板的稳定性(屈曲)进行了探讨,并采取试验与分析相结合方法研究了缺陷的形状、大小及其所在位置对复合材料层压板结构的静强度和疲劳性能的影响,为制定缺陷(或损伤)的控制、检验标准及检查与修理周期提供了依据。 2.层压板疲劳失效是各种形式的损伤不断累积,材料性质逐渐退化,应力分布不断变化的极为复杂的动态过程,疲劳寿命预测是飞机复合材料结构设计中的关键技术之一。本文从唯象的观点出发,避免了微观的烦琐机理,提出了静力损伤与疲劳损伤一体化的分析模型,该模型适用于单一的应力状态和复杂的多级应力状态,能够较好地模拟真实服役载荷/环境下的疲劳寿命。 3.根据复合材料冲击试验的特点和技术要求,完成了配套的冲击试验装置(FS冲击试验机)的研制,解决了对速度和冲击载荷两个参量同时进行实时采集的技术难题。试验结果表明,该冲击试验装置性能稳定、可靠、重复性好,具备实时数据采集功能。 4.采用热揭层技术方法研究了冲击后层合板损伤的总体形貌和损伤范围,以及层板内各界面的分层情况,为建立力学分析模型提供了重要的试验基础。 5.层压板连接结构的参数选取是飞机复合材料结构优化设计的重要环节,本文通过典型结构件的静拉伸与疲劳试验研究了层压板纤维组分的百分含量、接头层压板厚度变化及接头螺孔设计对层压板连接性能的影响,优化得出某飞机复合材料层压板接头强度设计参数。