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時間:2011-02-10 15:57來源:藍(lán)天飛行翻譯 作者:admin
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(’)壓縮設(shè)計(jì)許用應(yīng)變主要考慮層合板目視勉強(qiáng)可檢沖擊損傷試樣、濕 (靜條件下壓縮性能表征值;對薄層合板或蜂窩夾層結(jié)構(gòu)面板應(yīng)考慮屈曲的影響;對不易受到?jīng)_擊部位,取層合板含 " %&&孔徑,充填不受載孔試樣的壓縮性能表征值;
()縱橫剪切設(shè)計(jì)許用應(yīng)變主要考慮層合板試樣濕 (熱條件下縱橫剪切性能表征值。對剪切應(yīng)力一應(yīng)變曲線, —"曲線,進(jìn)行線性化處理,得
"極限 )(*
"使用 + "極限 ( %

再有剪切應(yīng)變可轉(zhuǎn)化用剪切對角線拉伸和壓縮設(shè)計(jì)許用應(yīng)變表示
" +,( -. /)
( ,———修正系數(shù)取值 01 201%)。

(3)組合受力狀態(tài)下設(shè)計(jì)許用應(yīng)變可采用單一受力狀態(tài)設(shè)計(jì)許用應(yīng)變幾何疊加確定。(%)沖擊損傷不嚴(yán)重的部位或?qū)_擊損傷不敏感的部位,應(yīng)根據(jù)具體情況確定該部位的設(shè)計(jì)許用值。
(")飛機(jī)結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)主要針對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵件或關(guān)鍵部位,以及高應(yīng)變區(qū)危險部位進(jìn)行的。為確保結(jié)構(gòu)的完整性,要求確定的設(shè)計(jì)許用應(yīng)變應(yīng)包含更多的結(jié)構(gòu)參數(shù)并體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)具體部位的設(shè)計(jì)要求。必要時還應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)件驗(yàn)證試驗(yàn)或修訂給出具體結(jié)構(gòu)部件的設(shè)計(jì)許用應(yīng)變,如機(jī)翼根部區(qū)設(shè)計(jì)許用應(yīng)變等。
第三節(jié) 4設(shè)計(jì)許用應(yīng)變確定方法
設(shè)計(jì)許用應(yīng)變的確定各飛機(jī)公司都有其自己的方法。曾經(jīng)采用過的 567( 589:; 6<8=> 7?=9<@=A<8B:)法因試驗(yàn)工作量太大,已很少采用;沖擊損傷破壞門檻值法,見參考文獻(xiàn),這里僅介紹一般方法,供參考。
一、設(shè)計(jì)許用應(yīng)變確定方法
()拉伸設(shè)計(jì)許用應(yīng)變確定
采用結(jié)構(gòu)典型鋪層的開孔(" %&&孔徑)試樣和帶緊固件的試樣;單軸拉伸試驗(yàn)在室溫大氣環(huán)境條件下進(jìn)行足夠數(shù)量(由數(shù)據(jù)可靠性統(tǒng)計(jì)分析確定)的試樣試驗(yàn),并在最嚴(yán)重的使用環(huán)境條件(通常為干冷環(huán)境)下,進(jìn)行一定數(shù)量的試樣試驗(yàn)(有效
•3C•
 
數(shù)據(jù)應(yīng)不少于 個);測得拉伸極限強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變;試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析獲得拉伸設(shè)計(jì)許用應(yīng)變。(")壓縮設(shè)計(jì)許用應(yīng)變確定
采用結(jié)構(gòu)典型鋪層的開孔( %&&孔徑)和含沖擊損傷的試樣,單軸壓縮試驗(yàn)在室溫大氣環(huán)境條件下進(jìn)行足夠數(shù)量(由數(shù)據(jù)可靠性統(tǒng)計(jì)分析確定)的試樣試驗(yàn),并在最嚴(yán)重的使用環(huán)境條件(通常為濕 ’熱環(huán)境)下進(jìn)行一定數(shù)量的試樣試驗(yàn)(有效數(shù)據(jù)應(yīng)不少于 個);測得壓縮極限強(qiáng)度和斷裂應(yīng)變;試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析獲得壓縮設(shè)計(jì)許用應(yīng)變。
(%)縱橫剪切設(shè)計(jì)許用應(yīng)變確定
采用[ ( )] 層合板試樣,單軸拉伸試驗(yàn)在室溫大氣環(huán)境條件下進(jìn)行足夠數(shù)量
*+
的試樣試驗(yàn);在嚴(yán)重使用環(huán)境條件下進(jìn)行一定數(shù)量的試樣試驗(yàn)。測得剪切應(yīng)變(用對角線應(yīng)變表示),經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析獲得縱橫剪切許用應(yīng)變。
二、設(shè)計(jì)許用應(yīng)變的驗(yàn)證
采用 %筋條加筋板試驗(yàn)件,并在兩筋第中間位置制造沖擊損傷。在室溫下進(jìn)行 "倍譜載疲勞試驗(yàn)加載,最后測定壓縮剩余強(qiáng)度,記錄損傷擴(kuò)展和破壞應(yīng)變。此項(xiàng)試驗(yàn)為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)驗(yàn)證積木式試驗(yàn)的一部分。試驗(yàn)費(fèi)用高,一般只進(jìn)行 " ,%件。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果與設(shè)計(jì)許用應(yīng)變比較,驗(yàn)證設(shè)計(jì)許用應(yīng)變?nèi)≈诞?dāng)否。
•).-•

 

第六章 層合板與層合件設(shè)計(jì)
第一節(jié) 層合板設(shè)計(jì)
層合板設(shè)計(jì)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中最能體現(xiàn)應(yīng)用單層與方向相關(guān)特性,進(jìn)行層合板性能剪裁設(shè)計(jì)的特有設(shè)計(jì)內(nèi)容。層合板鋪層設(shè)計(jì)主要包括:選擇合適的單層鋪設(shè)角、確定各鋪設(shè)角單層的層數(shù)(鋪層比)和鋪層順序三個內(nèi)容。
一、層合板鋪層設(shè)計(jì)一般原則
(")除特殊需要外,應(yīng)采用對稱均衡鋪層,以避免耦合引起翅曲。如果由于設(shè)計(jì)
需要采用非對稱或非均衡鋪層時,應(yīng)計(jì)及工藝變形限制。將非對稱和非均衡鋪層靠
近層合板中面,可減小工藝變形。
()單層 %方向纖維應(yīng)盡可能地與層內(nèi)拉伸或壓縮內(nèi)力方向一致,以最大限度
地利用纖維沿其軸向所具有的高強(qiáng)度和高剛度特性; & ’(%方向纖維用以承受面內(nèi)剪
切內(nèi)力; )%方向纖維用以改善橫向強(qiáng)度和調(diào)節(jié)泊松比。
(*)鋪層順序的確定應(yīng)是一個兼顧強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和損傷阻抗、損傷容限等各
性能要求的折衷結(jié)果。
(’)由 ,),& ’(層構(gòu)成的層合板中,任一鋪設(shè)角單層最少層數(shù)百分比一般應(yīng)不
小于 +,,也可選擇,,
[ -)][ & ’(][-&’(]等鋪層方式。
(()同一鋪設(shè)角的單層不宜過多集中在一起,超過 ’層時易出現(xiàn)樹脂基體縱向開
裂和層間應(yīng)力增高。
(+)外表面層采用織物或 & ’(%鋪層,或至少一組 ’( -) -—’(鋪層以改善損傷容
限和保持外表面層連續(xù)光滑。對仍不能滿足抗沖擊要求的部位,可局部采用混雜復(fù)
合材料,如芳綸或玻璃纖維與碳纖維混雜,以提高局部抗沖擊能力。
二、層合板設(shè)計(jì)方法
層合板設(shè)計(jì)方法隨著復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上應(yīng)用的不斷擴(kuò)大,而逐步發(fā)展完善。 •’")•
 
早期采用等代設(shè)計(jì),又稱等剛度設(shè)計(jì)。將準(zhǔn)各向同性層合板,等剛度替換鋁合金板,而取得 "  %的減重效果。故當(dāng)年有人稱復(fù)合材料為“黑色鋁”。
準(zhǔn)網(wǎng)格設(shè)計(jì)方法,要考慮復(fù)合材料中纖維的承載能力,并按平面應(yīng)力 &,",&’,的大小分配各鋪層方向的纖維數(shù)量。此法也可稱為應(yīng)力比設(shè)計(jì)方法。這是一種按載荷大小進(jìn)行的初步設(shè)計(jì)方法,所得結(jié)果可供層合板初步設(shè)計(jì)參考。
層合板毯式曲線設(shè)計(jì)方法和排序設(shè)計(jì)法是以經(jīng)典層合板理論為依據(jù)進(jìn)行的以剛度為主的設(shè)計(jì)方法。按經(jīng)典層合板理論建立的層合板剛度與強(qiáng)度分析流程圖。—般情況下,層合板設(shè)計(jì)選擇 "(,)"(,* +%(,—+%(共 +種鋪層,建立[", -+%,)"]系列層合板的面內(nèi)模量和強(qiáng)度的關(guān)系曲線,即毯式曲線。使用毯式曲線即刻可查到所要求模量(或強(qiáng)度)對應(yīng)的 "(,-+%(,)"(鋪層的比例,供初步設(shè)計(jì)應(yīng)用。因?yàn)椋菏角沒有計(jì)及鋪層順序的影響。排序法設(shè)計(jì)是利用計(jì)算機(jī)排列出不同順序[", -+%,)"]系列層合板性能,供設(shè)計(jì)選擇。
 
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