復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計一課件

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計

（十二）程小全北航飛機設(shè)計研究所復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計

（十二）程小全OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點結(jié)構(gòu)設(shè)計選材材料性能與測試技術(shù)復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法連接技術(shù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)2OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點2復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求復(fù)合材料設(shè)計許用值的確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟層合板設(shè)計的一般原則層合板的設(shè)計方法層合板尺寸公差結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計3復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計36-1層合件尺寸公差選用原則層壓件尺寸公差主要是厚度公差。受多種因素影響，公差分散性較大。公差選用一般原則：①等代設(shè)計的層合件應(yīng)與原金屬件公差相同；②有裝配或配合關(guān)系的構(gòu)件，公差選用不會造成裝配困難或需對構(gòu)件進行補充加工；③無裝配或配合要求的構(gòu)件，在不降低產(chǎn)品性能的前提下，應(yīng)給盡可能大的公差。6.層合板尺寸公差46-1層合件尺寸公差選用原則6.層合板尺寸公差4①不同的工藝方法，不同的模具，得到不同的公差。a.采用對合模壓制的構(gòu)件，厚度公差控制在±4％。b.采用熱壓罐真空成形法的厚度尺寸偏差一般為：厚度≥2mm零件：公差為±8％厚度厚度＜2mm零件：公差為±10％～20％厚度②厚度公差控制。設(shè)計上公差有嚴(yán)格要求而成形工藝難以保證其尺寸公差的構(gòu)件，擬在控制公差部位的外表面布置專供加工的玻璃布輔助鋪層，達到精確控制厚度公差。6.層合板尺寸公差6-2公差的控制5①不同的工藝方法，不同的模具，得到不同的公差。6.層合板6-3鋪層方向公差

鋪層以圖樣規(guī)定的坐標(biāo)為基準(zhǔn)，按圖樣要求的角度鋪設(shè)在模具上。單向帶鋪層鋪設(shè)方向公差為±3°；織物鋪層鋪設(shè)方向公差為±5°。6-4鋪層拼接要求除圖樣規(guī)定的鋪層拼接外，施工中只允許單向鋪層沿纖維方向拼接，即拼接縫平行于纖維方向。拼接接縫處，鋪層的間隙或搭接寬度不大于1mm，相鄰鋪層拼接接縫間距應(yīng)大于10mm?？椢锎罱訉挾炔恍∮?0mm。6.層合板尺寸公差66-3鋪層方向公差6.層合板尺寸公差66.層合板尺寸公差76.層合板尺寸公差7Non-CrimpFabrics(NCF)無皺褶纖維ModifiedVacuumInfusionprocess(MVI)改進的真空灌注工藝6.層合板尺寸公差8Non-CrimpFabrics(NCF)無皺褶纖維6.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求復(fù)合材料設(shè)計許用值的確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟層合板設(shè)計的一般原則層合板的設(shè)計方法結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計9復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計9與金屬結(jié)構(gòu)一樣，細(xì)節(jié)設(shè)計能直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性和損傷容限，但復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有自己的特點。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)大都是層合結(jié)構(gòu)，剛度突變、應(yīng)力集中、傳力不連續(xù)、偏心、連接區(qū)、有面外載荷或制造缺陷等容易引起分層損傷，以致降低結(jié)構(gòu)的性能，因此細(xì)節(jié)設(shè)計非常重要。

7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計10與金屬結(jié)構(gòu)一樣，細(xì)節(jié)設(shè)計能直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性和損傷容限，但結(jié)構(gòu)變厚度區(qū)設(shè)計桁條和蜂窩板端頭設(shè)計角形加強件與蒙皮的膠接7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計11結(jié)構(gòu)變厚度區(qū)設(shè)計夾層結(jié)構(gòu)邊緣閉合件形式

開口區(qū)設(shè)計對比7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計12夾層結(jié)構(gòu)邊緣閉合件形式開口區(qū)設(shè)計對比7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計12OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點結(jié)構(gòu)設(shè)計選材材料性能與測試技術(shù)復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法連接技術(shù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)13OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點13復(fù)合材料連接主要分為膠接連接、機械連接和混合連接等三種類型。

機械連接主要包括螺栓連接和鉚釘連接，混合連接是指膠鉚或膠螺連接。膠接和機械連接是最常用的兩種連接形式，混合連接采用較少。膠接連接是借助膠粘劑將零件連接成不可拆卸整體的連接方法，它適用于傳遞載荷較小的部位。機械連接借助于緊固件，把兩個以上零件連接成一個整體的連接方法，它適用于傳遞較載荷較高或可靠性高的部位。連接技術(shù)14復(fù)合材料連接主要分為膠接連接、機械連接和混合膠接連接與機械連接的優(yōu)缺點比較

膠接連接機械連接優(yōu)點①無鉆孔引起的應(yīng)力集中，連接效率高，結(jié)構(gòu)輕；②抗疲勞、密封、減振及絕緣性能好；③有阻止裂紋擴展作用，破損安全性好；④能獲得光滑氣動外形；⑤不同材料連接無電偶腐蝕問題。①便于檢查質(zhì)量、保證連接的可靠性；②在制造、更換和維修中可重復(fù)裝配和拆卸；③對零件連接表面準(zhǔn)備及處理要求不高；④無膠接固化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；⑤受環(huán)境影響較小。缺點①缺少可靠的無損檢測方法，膠接質(zhì)量控制比較困難；②膠接強度分散性大，剝離強度低，不能傳遞大載荷；③膠接性能受濕、熱、腐蝕介質(zhì)等環(huán)境影響大，存在一定的老化問題；④膠接表面在膠接前需作特殊的表面處理，工藝要求嚴(yán)格；⑤被膠接件間配合公差要求嚴(yán)，需加溫加壓固化設(shè)備，修補較困難；⑥膠接后不可拆卸。①由于復(fù)合材料的脆性和層合板的各向異性，層合板制孔后導(dǎo)致孔周的局部應(yīng)力集中，降低了連接效率；②為了彌補基本層合板制孔后強度下降的影響，層合板可能需局部加厚，使重量增加；③由于增加了制作的工作量，可能增加成本；④制孔工藝要求較高，操作要慢速平穩(wěn)，否則會造成孔邊大面積分層；⑤鋁、鋼緊固件與復(fù)合材料接觸會產(chǎn)生電偶腐蝕，故需選用與碳復(fù)合材料電位差較小的材料制成的緊固件。①碳纖維復(fù)合材料沿纖維方向的線膨脹系數(shù)很小，它與金屬膠接時，由于熱膨脹系數(shù)差別較大，在高溫固化后會產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力和殘余變形。因此，膠接連接設(shè)計時應(yīng)盡量避開與金屬件膠接(尤其是鋁合金)，必要時可采用熱膨脹系數(shù)小的鈦合金零件；②碳纖維復(fù)合材料層間拉伸強度低，易在連接端部層合板的層間產(chǎn)生剝離破壞，因此，對較厚膠接件，不宜采用簡單的單搭接連接形式。①連接板的剪切強度不隨端距增大而成比例增加；②主承力連接區(qū)的關(guān)鍵部位一般均采用多排螺栓連接，不采用耳片或梳狀形式的連接。連接方式說明15膠接連接與機械連接的優(yōu)缺點比較膠接連接機械連接優(yōu)點①無鉆膠接件厚度對接頭形式選擇的影響單搭接接頭降低剝離應(yīng)力的措施降低應(yīng)力集中的設(shè)計措施有橫向支撐的單搭連接1.膠接連接形式16膠接件厚度對接頭形式選擇的影響單搭接接頭降低剝離應(yīng)力的措施12.機械連接典型破壞模式及其預(yù)防措施

172.機械連接典型破壞模式及其預(yù)防措施173.夾層結(jié)構(gòu)的連接183.夾層結(jié)構(gòu)的連接183.夾層結(jié)構(gòu)的連接193.夾層結(jié)構(gòu)的連接19OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點結(jié)構(gòu)設(shè)計選材材料性能與測試技術(shù)復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法連接技術(shù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)20OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點20復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用21復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計一、復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用21復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用1．整體結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計不能只是簡單取消一些連接緊固件，將原來采用的結(jié)構(gòu)形式簡單地拼接在一起，而應(yīng)根據(jù)復(fù)合材料的傳力特點、飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計要求以及工藝技術(shù)基礎(chǔ)，從結(jié)構(gòu)布局到具體工作設(shè)計，創(chuàng)造性地設(shè)計新的整體結(jié)構(gòu)形式，這是復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵所在。另外，還要開展整體結(jié)構(gòu)靜強度、疲勞、耐久性和損傷容限、可靠性和可檢性等設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計方法的研究和試驗驗證，尤其是損傷容限和可檢性設(shè)計應(yīng)該是其中的重點和關(guān)鍵。22復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用1復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用2．整體結(jié)構(gòu)可成形性分析纖維預(yù)制體的滲透性、孔隙或干斑的形成、殘余應(yīng)力和固化變形是影響復(fù)合材料制件質(zhì)量的幾個主要方面。對于大型整體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件來說，一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計對固化變形的影響更加突出；另一方面，若制造不當(dāng)將導(dǎo)致大件報廢，大幅度增加制造成本。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計之初，采用工藝仿真對其進行可成形性分析是非常必要的。23復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用2復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用3．低成本復(fù)合材料技術(shù)目前限制復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的癥結(jié)還是成本高。解決途徑之一是從手工勞動向自動化、電子化、柔性化工藝轉(zhuǎn)變。如采用自動鋪帶機(ATL)、自動鋪絲束機(AFP)和隔膜成形機等自動化鋪層設(shè)備，以及自動化增強體編織機、自動化切割機、自動化鉆孔機、緊固機和自動化檢測機。自動化鋪層技術(shù)是在已有纏繞和鋪放技術(shù)上發(fā)展起來的，適用于機身等大型復(fù)雜曲面形狀的制造，具有快速、準(zhǔn)確、節(jié)省原材料等優(yōu)點，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。24復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用3復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用4．整體結(jié)構(gòu)損傷檢測技術(shù)復(fù)合材料損傷檢測包括以下幾個方面：生產(chǎn)過程中的缺陷檢測、結(jié)構(gòu)試驗中的損傷檢測、飛行過程和使用維護過程中的損傷檢測。其中，無損檢測是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證和制件驗收的重要手段之一。大型整體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可能擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀（如小角度拐角）和膠接連接結(jié)構(gòu)等，這些地方的無損檢測難度比較大，而且無損檢測的時間一般比較長，因此須要發(fā)展適合于大型復(fù)雜制件的快速無損檢測方法和設(shè)備。目前主要采用的是C掃描和A掃描無損檢測方法，并且朝著自動化方向發(fā)展。25復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用4復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

三、后機身球面框整體結(jié)構(gòu)制造技術(shù)1．A380球面框

能制作8m寬“毯子”的龍門縫合系統(tǒng)6塊“毯子”鋪疊在一起而形成的預(yù)制件將預(yù)制件覆蓋到陽模上注入樹脂并固化，布置加強筋后進行二次固化26復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計三、后機身球面框整體結(jié)構(gòu)制造技術(shù)1．復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

三、后機身球面框整體結(jié)構(gòu)制造技術(shù)2．波音787球面框波音787機身球面框采用VARTM工藝制造。由于后機身球面框（4.3m×4.6m）對機身的氣密性與安全起著至關(guān)重要的作用，因此，波音公司過去都不敢采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在采用新的工藝和設(shè)備解決了這個問題。

27復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計三、后機身球面框整體結(jié)構(gòu)制造技術(shù)2．OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點結(jié)構(gòu)設(shè)計選材材料性能與測試技術(shù)復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法連接技術(shù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)28OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點281.積木式試驗Building-blockapproachistheindustrystandardpractice.結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)291.積木式試驗Building-blockapproa積木式設(shè)計驗證試驗30積木式設(shè)計驗證試驗302.元件試驗Designdevelopmenttestsinbuilding-blockapproach.結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)312.元件試驗Designdevelopmenttes全尺寸復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)元件驗證試驗32全尺寸復(fù)合材料機翼結(jié)構(gòu)元件驗證試驗323.部件試驗Testverifiescost-effectivecompositewingtechnology.結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)333.部件試驗Testverifiescost-eff3.部件試驗TestverifiesRLVwingboxtechnology.結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)343.部件試驗TestverifiesRLVwingTheEndTHEEND35TheEndTHEEND35復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計

（十二）程小全北航飛機設(shè)計研究所復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計

（十二）程小全OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點結(jié)構(gòu)設(shè)計選材材料性能與測試技術(shù)復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法連接技術(shù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)37OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點2復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求復(fù)合材料設(shè)計許用值的確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟層合板設(shè)計的一般原則層合板的設(shè)計方法層合板尺寸公差結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計38復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計36-1層合件尺寸公差選用原則層壓件尺寸公差主要是厚度公差。受多種因素影響，公差分散性較大。公差選用一般原則：①等代設(shè)計的層合件應(yīng)與原金屬件公差相同；②有裝配或配合關(guān)系的構(gòu)件，公差選用不會造成裝配困難或需對構(gòu)件進行補充加工；③無裝配或配合要求的構(gòu)件，在不降低產(chǎn)品性能的前提下，應(yīng)給盡可能大的公差。6.層合板尺寸公差396-1層合件尺寸公差選用原則6.層合板尺寸公差4①不同的工藝方法，不同的模具，得到不同的公差。a.采用對合模壓制的構(gòu)件，厚度公差控制在±4％。b.采用熱壓罐真空成形法的厚度尺寸偏差一般為：厚度≥2mm零件：公差為±8％厚度厚度＜2mm零件：公差為±10％～20％厚度②厚度公差控制。設(shè)計上公差有嚴(yán)格要求而成形工藝難以保證其尺寸公差的構(gòu)件，擬在控制公差部位的外表面布置專供加工的玻璃布輔助鋪層，達到精確控制厚度公差。6.層合板尺寸公差6-2公差的控制40①不同的工藝方法，不同的模具，得到不同的公差。6.層合板6-3鋪層方向公差

鋪層以圖樣規(guī)定的坐標(biāo)為基準(zhǔn)，按圖樣要求的角度鋪設(shè)在模具上。單向帶鋪層鋪設(shè)方向公差為±3°；織物鋪層鋪設(shè)方向公差為±5°。6-4鋪層拼接要求除圖樣規(guī)定的鋪層拼接外，施工中只允許單向鋪層沿纖維方向拼接，即拼接縫平行于纖維方向。拼接接縫處，鋪層的間隙或搭接寬度不大于1mm，相鄰鋪層拼接接縫間距應(yīng)大于10mm?？椢锎罱訉挾炔恍∮?0mm。6.層合板尺寸公差416-3鋪層方向公差6.層合板尺寸公差66.層合板尺寸公差426.層合板尺寸公差7Non-CrimpFabrics(NCF)無皺褶纖維ModifiedVacuumInfusionprocess(MVI)改進的真空灌注工藝6.層合板尺寸公差43Non-CrimpFabrics(NCF)無皺褶纖維6.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求復(fù)合材料設(shè)計許用值的確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的步驟層合板設(shè)計的一般原則層合板的設(shè)計方法結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計44復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般要求五、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計9與金屬結(jié)構(gòu)一樣，細(xì)節(jié)設(shè)計能直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性和損傷容限，但復(fù)合材料結(jié)構(gòu)有自己的特點。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)大都是層合結(jié)構(gòu)，剛度突變、應(yīng)力集中、傳力不連續(xù)、偏心、連接區(qū)、有面外載荷或制造缺陷等容易引起分層損傷，以致降低結(jié)構(gòu)的性能，因此細(xì)節(jié)設(shè)計非常重要。

7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計45與金屬結(jié)構(gòu)一樣，細(xì)節(jié)設(shè)計能直接影響結(jié)構(gòu)的耐久性和損傷容限，但結(jié)構(gòu)變厚度區(qū)設(shè)計桁條和蜂窩板端頭設(shè)計角形加強件與蒙皮的膠接7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計46結(jié)構(gòu)變厚度區(qū)設(shè)計夾層結(jié)構(gòu)邊緣閉合件形式

開口區(qū)設(shè)計對比7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計47夾層結(jié)構(gòu)邊緣閉合件形式開口區(qū)設(shè)計對比7.結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計12OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點結(jié)構(gòu)設(shè)計選材材料性能與測試技術(shù)復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法連接技術(shù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)48OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點13復(fù)合材料連接主要分為膠接連接、機械連接和混合連接等三種類型。

機械連接主要包括螺栓連接和鉚釘連接，混合連接是指膠鉚或膠螺連接。膠接和機械連接是最常用的兩種連接形式，混合連接采用較少。膠接連接是借助膠粘劑將零件連接成不可拆卸整體的連接方法，它適用于傳遞載荷較小的部位。機械連接借助于緊固件，把兩個以上零件連接成一個整體的連接方法，它適用于傳遞較載荷較高或可靠性高的部位。連接技術(shù)49復(fù)合材料連接主要分為膠接連接、機械連接和混合膠接連接與機械連接的優(yōu)缺點比較

膠接連接機械連接優(yōu)點①無鉆孔引起的應(yīng)力集中，連接效率高，結(jié)構(gòu)輕；②抗疲勞、密封、減振及絕緣性能好；③有阻止裂紋擴展作用，破損安全性好；④能獲得光滑氣動外形；⑤不同材料連接無電偶腐蝕問題。①便于檢查質(zhì)量、保證連接的可靠性；②在制造、更換和維修中可重復(fù)裝配和拆卸；③對零件連接表面準(zhǔn)備及處理要求不高；④無膠接固化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力；⑤受環(huán)境影響較小。缺點①缺少可靠的無損檢測方法，膠接質(zhì)量控制比較困難；②膠接強度分散性大，剝離強度低，不能傳遞大載荷；③膠接性能受濕、熱、腐蝕介質(zhì)等環(huán)境影響大，存在一定的老化問題；④膠接表面在膠接前需作特殊的表面處理，工藝要求嚴(yán)格；⑤被膠接件間配合公差要求嚴(yán)，需加溫加壓固化設(shè)備，修補較困難；⑥膠接后不可拆卸。①由于復(fù)合材料的脆性和層合板的各向異性，層合板制孔后導(dǎo)致孔周的局部應(yīng)力集中，降低了連接效率；②為了彌補基本層合板制孔后強度下降的影響，層合板可能需局部加厚，使重量增加；③由于增加了制作的工作量，可能增加成本；④制孔工藝要求較高，操作要慢速平穩(wěn)，否則會造成孔邊大面積分層；⑤鋁、鋼緊固件與復(fù)合材料接觸會產(chǎn)生電偶腐蝕，故需選用與碳復(fù)合材料電位差較小的材料制成的緊固件。①碳纖維復(fù)合材料沿纖維方向的線膨脹系數(shù)很小，它與金屬膠接時，由于熱膨脹系數(shù)差別較大，在高溫固化后會產(chǎn)生較大殘余應(yīng)力和殘余變形。因此，膠接連接設(shè)計時應(yīng)盡量避開與金屬件膠接(尤其是鋁合金)，必要時可采用熱膨脹系數(shù)小的鈦合金零件；②碳纖維復(fù)合材料層間拉伸強度低，易在連接端部層合板的層間產(chǎn)生剝離破壞，因此，對較厚膠接件，不宜采用簡單的單搭接連接形式。①連接板的剪切強度不隨端距增大而成比例增加；②主承力連接區(qū)的關(guān)鍵部位一般均采用多排螺栓連接，不采用耳片或梳狀形式的連接。連接方式說明50膠接連接與機械連接的優(yōu)缺點比較膠接連接機械連接優(yōu)點①無鉆膠接件厚度對接頭形式選擇的影響單搭接接頭降低剝離應(yīng)力的措施降低應(yīng)力集中的設(shè)計措施有橫向支撐的單搭連接1.膠接連接形式51膠接件厚度對接頭形式選擇的影響單搭接接頭降低剝離應(yīng)力的措施12.機械連接典型破壞模式及其預(yù)防措施

522.機械連接典型破壞模式及其預(yù)防措施173.夾層結(jié)構(gòu)的連接533.夾層結(jié)構(gòu)的連接183.夾層結(jié)構(gòu)的連接543.夾層結(jié)構(gòu)的連接19OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點結(jié)構(gòu)設(shè)計選材材料性能與測試技術(shù)復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原則與方法連接技術(shù)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)試驗技術(shù)55OUTLINE復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計特點20復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用56復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計一、復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用21復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用1．整體結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計不能只是簡單取消一些連接緊固件，將原來采用的結(jié)構(gòu)形式簡單地拼接在一起，而應(yīng)根據(jù)復(fù)合材料的傳力特點、飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計要求以及工藝技術(shù)基礎(chǔ)，從結(jié)構(gòu)布局到具體工作設(shè)計，創(chuàng)造性地設(shè)計新的整體結(jié)構(gòu)形式，這是復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵所在。另外，還要開展整體結(jié)構(gòu)靜強度、疲勞、耐久性和損傷容限、可靠性和可檢性等設(shè)計準(zhǔn)則和設(shè)計方法的研究和試驗驗證，尤其是損傷容限和可檢性設(shè)計應(yīng)該是其中的重點和關(guān)鍵。57復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用1復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用2．整體結(jié)構(gòu)可成形性分析纖維預(yù)制體的滲透性、孔隙或干斑的形成、殘余應(yīng)力和固化變形是影響復(fù)合材料制件質(zhì)量的幾個主要方面。對于大型整體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件來說，一方面，結(jié)構(gòu)設(shè)計對固化變形的影響更加突出；另一方面，若制造不當(dāng)將導(dǎo)致大件報廢，大幅度增加制造成本。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計之初，采用工藝仿真對其進行可成形性分析是非常必要的。58復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用2復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用3．低成本復(fù)合材料技術(shù)目前限制復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的癥結(jié)還是成本高。解決途徑之一是從手工勞動向自動化、電子化、柔性化工藝轉(zhuǎn)變。如采用自動鋪帶機(ATL)、自動鋪絲束機(AFP)和隔膜成形機等自動化鋪層設(shè)備，以及自動化增強體編織機、自動化切割機、自動化鉆孔機、緊固機和自動化檢測機。自動化鋪層技術(shù)是在已有纏繞和鋪放技術(shù)上發(fā)展起來的，適用于機身等大型復(fù)雜曲面形狀的制造，具有快速、準(zhǔn)確、節(jié)省原材料等優(yōu)點，從而提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。59復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用3復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

二、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體化的技術(shù)保障用4．整體結(jié)構(gòu)損傷檢測技術(shù)復(fù)合材料損傷檢測包括以下幾個方面：生產(chǎn)過程中的缺陷檢測、結(jié)構(gòu)試驗中的損傷檢測、飛行過程和使用維護過程中的損傷檢測。其中，無損檢測是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量保證和制件驗收的重要手段之一。大型整體復(fù)合材料結(jié)構(gòu)可能擁有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀（如小角度拐角）和膠接連接結(jié)構(gòu)等，這些地方的無損檢測難度比較大，而且無損檢測的時間一般比