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飞行器复合材料全寿命结构健康监测技术

2021-04-17卿新林刘琦牮张雨强

厦门大学学报(自然科学版) 2021年3期
关键词:复合材料结构方法

卿新林,刘琦牮,张雨强,刘 晓

(厦门大学航空航天学院,福建 厦门 361102)

由于比强度和比刚度高、材料力学性能可设计、易于整体成型等优点,先进复合材料是轻质高效结构设计的最理想材料[1].特别在航空航天领域,其优异的性能不但可减轻结构重量,提高使用寿命,降低维护成本,同时也为增加民用飞机舱内压力和空气湿度,改善舱内环境设计提供了可能[2].近年来,复合材料技术得到了快速发展,在飞行器上的用量大幅提升.

飞行器复合材料不仅要承受长期而复杂的疲劳载荷和意外冲击载荷的作用,而且还要承受温度、湿度等严苛的外部环境因素的考验;这些因素不论是单独还是同时作用,均可导致复合材料的性能发生变化或被破坏.然而由于复合材料本身的结构特点及所受载荷和使用环境的复杂性,使得复合材料的完整性与耐久性分析变得非常困难[3-4].因此,及时发现飞行器复合材料中的结构损伤与破坏,对避免造成突发性破坏与结构失效具有重要意义.由于复合材料结构的缺陷与损伤模式具有不易被观察与检测的特点,尽管现有的无损检测技术在飞行器复合材料结构损伤检测中可以发挥一定的作用,但其无法进行现场实时监测,无法检测隐藏部位的损伤,且受人为因素影响较大.除此之外,对于大尺寸复合材料,如波音公司B787、空客公司A350的复合材料机翼壁板长达十几米甚至几十米,传统无损检测技术不……

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