刘丽娜

（南京航空航天大学金城学院，江苏 南京 211156）

复合材料胶接修补航空铝合金的疲劳性能与损伤监测实验研究

刘丽娜

（南京航空航天大学金城学院，江苏 南京 211156）

针对航空铝合金在疲劳载荷作用下易发生疲劳裂纹快速扩展引起突发断裂破坏的问题，采用碳纤维复合材料来胶接修补受损航空铝合金，以提高其疲劳性能。同时，使用红外热成像技术结合数字图像处理，对复合材料与铝合金界面脱粘进行在线监测，尝试建立脱粘缺陷发展与疲劳裂纹扩展之间的关系。进行无修补和有修补受损铝合金试件的疲劳实验对比研究，结果表明：复合材料胶接修补铝合金试件的疲劳寿命比未修补试件提高60%，从实验曲线走势和破坏形态看，可认为复合材料的疲劳性能优于复合材料/铝合金界面的疲劳性能，而界面的疲劳性能优于铝合金的疲劳性能，脱粘缺陷的像素增加与金属的裂纹长度延伸规律一致、高度相关，可以为后续疲劳裂纹扩展监测提供参考。

铝合金；复合材料胶接修补；疲劳性能；红外热成像监测；图像分析

0 引 言

航空硬铝具有比强度高、屈强比大、塑韧性强等优点，在飞机的蒙皮、梁、肋、桁条和隔框等部件得到广泛应用[1]。同时航空硬铝也具有耐腐蚀性能差、疲劳载荷敏感性较强等缺点，在长期的交变载荷作用下，易出现疲劳裂纹而发生断裂破坏。且其从疲劳裂纹萌生到发生断裂只发生很小的永久变形，很难事先察觉，是一种极其危险的破坏形式。……