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单轴拉伸条件下先进增强结构力学性能研究

2021-01-09刘元海赵连红张红飞李孟思金涛王浩伟

装备环境工程 2020年12期
关键词:复合材料结构水平

刘元海,赵连红,张红飞,李孟思,金涛,王浩伟

(中国特种飞行器研究所 结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室,湖北 荆门 448035)

目前通过减少结构分段、零件和连接件数量是大幅度减轻结构质量的重要途径,结构减重是航空装备更新、性能不断完善的重要保障。为了保证飞机的飞行安全,并延长飞机的使用寿命、检修周期,降低制造成本,在结构设计中采用新的设计方法、新的材料、新的连接方法来实现,先进增强结构是一种新型的结构形式[1-2]。在飞机金属高应力区域的结构上胶接连接带有增强功能的纤维条带,增加局部区域的传递路径,减小局部区域的应力水平,提高该区域的疲劳和损伤容限性能[3-11]。以碳纤维、硼纤维、玻璃纤维为代表的复合材料,具有更高的强度和更小的密度,应用于先进增强结构可有效减轻飞机结构的质量。在连接方面,胶接技术已取得长足的发展,胶接、机械连接和焊接已经并列成为现代飞机制造的三大连接技术,胶接技术已是先进增强结构的重要连接形式。先进增强技术是在损伤容限设计上发展起来的一种新型的结构增强技术。在设计时考虑到材料内部可能存在的缺陷及构件的受力特点,在某些可能存在应力集中的局部区域进行局部增强,以降低构件在服役过程中裂纹产生及扩展的速率,延长飞机检修间隔及寿命[12-13],提高安全性及经济性。目前国内对于先进增强结构(复合材料-金属结构)在飞机上应用报告比较少见,先进增强结构(复合材料-金属结构)结构性能研究也较少[14]。……

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