【摘 要】
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薄板结构在使用过程中极易产生裂纹和穿孔损伤。为了保持构件的结构完整性,常常需要对受损部件进行修复。复合材料补片胶接修复是一种新型的损伤修复技术,对受损薄板结构有较
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薄板结构在使用过程中极易产生裂纹和穿孔损伤。为了保持构件的结构完整性,常常需要对受损部件进行修复。复合材料补片胶接修复是一种新型的损伤修复技术,对受损薄板结构有较好的修复效果。本文采用有限元分析和实验研究相结合的方法,对中心开孔的铝合金板和复合材料板的复合材料补片粘接修复技术及相关力学问题进行了详细研究。主要研究内容有:[1]建立了薄板修复后的平面板力学分析模型。针对修复结构中板的受力特点,将其简化为在面内拉力、横向载荷和面外剪力共同作用的平板。并根据复合材料修补问题的特点,推导出了三种力共同作用下平板的平衡方程、几何变形方程和本构方程,对板的剪应力进行了分析。[2]制备了试验用复合材料补片,并制作了试样,进行了补片多种力学性能测试。讨论了受损结构表面的预处理和胶接修补过程。对于铝合金粘接,首先通过机械方法除去结构表面的涂层,再用自行研制的酸膏氧化法对受损构件进行表面处理。对受损碳纤维复合材料,主要使用经优化的去脂工艺进行表面处理。[3]分析了对中心开孔的铝合金板和复合材料板的损伤程度,以及经过不同的补片修复后其性能的恢复程度。在实验室条件下测试了孔径大小和结构的整体刚度、应力集中系数、剩余强度的关系。比较了双面修复与单面修复对中心开孔的板进行修补时其性能恢复程度的影响。讨论了补片长度、厚度和铺层方式对修复效果的影响,并利用试验测试方法,对分析结果进行了试验验证。
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