民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件連接強度試驗方法

1民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件連接強度試驗方法本標準規(guī)定了民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件連接強度試驗的試驗目的、試驗大綱、試驗條件和試驗程序等要求。本標準適用于民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件(以下簡稱“鑲嵌件”)拉伸、剪切和拉剪復合連接強度試驗。其他類似結構連接強度試驗可參照執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1446纖維增強塑料性能試驗方法總則HB5800-1999一般公差CCAR-27-R2中國民用航空規(guī)章第27部：正常類旋翼航空器適航規(guī)定CCAR-29-R2中國民用航空規(guī)章第29部：運輸類旋翼航空器適航規(guī)定AP-21-AA-2011-03-R4航空器型號合格審定程序3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。夾層結構中用于增強連接的局部增強件(杯形件、碗型件或襯套、螺母、螺樁等)。鑲嵌件拉伸insrtpull鑲嵌件承受與其所在被嵌入夾層結構面板呈90°夾角的拉伸載荷狀態(tài)。鑲嵌件剪切inertshear鑲嵌件承受與其所在被嵌入夾層結構面板平行方向(0°夾角)載荷的狀態(tài)。鑲嵌件拉一剪復合insrtpull-shear鑲嵌件承受與其所在被嵌入夾層結構面板呈非0”及非90”夾角的載荷狀態(tài)。Cv——對于一個給定的性能，一個樣本母體的統(tǒng)計的變異系數(shù)(以百分數(shù)表示)h——試驗件厚度2n——每個樣本母體的試驗件數(shù)量p——試驗件承受的載荷P——載荷一位移曲線出現(xiàn)拐點時試驗件承受的載荷Pa——破壞前試驗件承受的最大載荷Px——試驗件出現(xiàn)響聲時的載荷R——Z形擋板缺口半徑/剪切Z形擋板缺口寬度Sn-1——對于一個給定的性能，樣本母體統(tǒng)計的標準差x——對于一個給定的性能，樣本母體中單個試驗件的試驗結果，即測量或?qū)С龅男阅苤祒——對于一個給定的性能，樣本母體的平均值(估計平均值)a——載荷角度，即載荷方向與鑲嵌件所在試驗件平面夾角β——試驗支持夾具傾斜角度——試驗加載夾具傾斜角度——銷嵌件外徑φ——填料區(qū)域外徑5一般要求5.1試驗目的確定民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件及其連接結構的承載能力，驗證鑲嵌件連接強度是否滿足設計要求。驗證分析模型的準確性和分析方法的正確性，工藝的穩(wěn)定性等。以及為CCAR-27-R2、CCAR-29-R2第305條、第307條有關結構在受載情況下承受變形和破壞的能力相關要求的符合性檢查提供支持。5.2試驗任務書民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件連接強度試驗任務書由試驗委托方編制，提出試驗項目和要求，并列出需應用的有關試驗方法的標準章條號或有關文件號。民用直升機復合材料夾層結構鑲酸件連接強度試驗任務書內(nèi)容一般應包括，a)試驗名稱；b)試驗目的：c)試驗件技術狀態(tài)：d)試驗項目及試驗狀態(tài)；e)試驗內(nèi)容與試驗條件；f)試驗件支持要求；g)任務周期：h)試驗測試要求及必要的說明：i)試驗報告的要求(數(shù)據(jù)處理及結論、圖表等原始數(shù)據(jù)等)。5.3試驗委托方提供的其他技術文件試驗委托方向試驗實施單位提供開展試驗所需的技術文件。主要包括以下文件：a)試驗件清單；b)試驗件圖紙：c)其他為完成試驗所需的技術文件，例如：超差單、代料單和無損檢測報告等。35.4試驗大綱試驗大綱由試驗實施方依據(jù)試驗任務書編制，驗證性試驗大綱應經(jīng)過適航當局批準。試驗大綱應符合AP-21-AA-2011-03-R4航空器型號合格審定程序要求，內(nèi)容一般應包括：a)任務來源；b)試驗名稱；c)試驗依據(jù)；d)試驗目的：e)試驗件狀態(tài)：f)試驗環(huán)境：g)試驗項目：h)試驗件安裝；i)試驗方法與基本原理；j)試驗設備：k)試驗加載及測量點布置：1)試驗程序；m)數(shù)據(jù)處理；n)試驗合格判據(jù)：o)試驗安全保護及質(zhì)量保證措施；p)試驗現(xiàn)場重大問題的處理原則與預案等；q)試驗報告。5.5試驗條件5.5.1試驗件試驗件應滿足以下要求：a)民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件連接強度試驗件，應滿足試驗任務書的要求，具有產(chǎn)品檢驗合格證以及影響結構強度和剛度的超差、代料文件，并通過適航制造符合性檢查，已頒發(fā)適航批準標簽：b)試驗件生產(chǎn)單位應對每件試驗件進行標識，標識內(nèi)容主要包括圖號、批次編號和順序號；c)蜂窩夾層結構局部開口，繼嵌件能入其中，鑲嵌件四周添加填料的工藝應符合制造和驗收相關要求；d)試驗件制備時應采取相應措施，以避免由于不適當?shù)募庸し椒ǘ鹎锌?、劃痕或分層，除另有?guī)定外，試驗件表面不應有沖擊損傷：e)試驗前對試驗件實際幾何尺寸進行測量(如試驗件邊長、厚度等),其結果應滿足結構圖紙要求。5.5.2試驗環(huán)境除另有規(guī)定外，試驗宜在室溫下進行。5.5.3試驗儀器設備在試驗前對試驗設備、測試儀器應進行校準，以滿足加載和測量精度的要求，并在有效使用期內(nèi)使用。主要包括：a)試驗機，具有可控制的加載速度的能力，載荷精度應在顯示值的1%以內(nèi)，可實時記錄載荷、位移數(shù)據(jù)或滿足GB/T1446的要求；b)千分尺或卡尺，測量精度為0.02mm;56.3試驗準備可按照以下要求進行試驗設計及準備：a)不同類型鑲嵌件試驗時，除夾具與鑲嵌件連接固定部分(加載夾具)有差異外，其余夾具應根據(jù)試驗件外形調(diào)整其尺寸：b)試驗件可通過固定夾層結構采用連接件與鑲嵌件連接，并施加與夾層結構面板呈一定角度的載荷，以實現(xiàn)對鑲嵌件的拉伸或剪切；c)試驗宜在具有上、下平臺的試驗機上進行，根據(jù)試驗截荷方向與試驗件面板的夾角(參見圖A.1),將支持夾具支持面斜置，使鎮(zhèn)嵌件軸線與豎直平面呈一定角度β(參見圖A.2),試驗設計應保證β+α=90°,使得試驗機垂直向上加載滿足設計角度要求；d)若試驗狀態(tài)不同，用于加載的與試驗件連接的加載夾具也應傾斜一定角度7(Y=α)(參見圖A.3),以保證載荷軸線通過鑲嵌件上表面中心點。6.4試驗安裝與調(diào)試試驗安裝與調(diào)試一般應按以下步驟進行；a)加載夾具安裝，將帶有螺紋的加載夾具擰入鑲候件；b)支持夾具安裝，將帶有斜面的支持夾具固定于試驗機下平臺上，安裝時保證試驗件加載中心(夾具中心)與試驗機中心一致；c)試驗件安裝，將1件Z型擋板(參見圖A.4)通過螺栓固定于支持夾具的斜面上，將試驗件連同加載接頭插入Z型擋板和支持夾具的空隙內(nèi)，再將另一件Z型擋板(當進行鑲嵌件剪切試驗時，可使用圖A.5所示Z型擋板)蓋在試驗件上并用螺栓固定于支持夾具的斜面上，參見圖A.6;d)加載接頭連接，將加載接頭與試驗機上平臺連接并保證連接件在豎直平面內(nèi)；e)安裝檢測與調(diào)試，試驗件安裝后應調(diào)節(jié)和檢測試驗件所在平面與平臺的角度，誤差宜控制在1.5“以內(nèi)。6.5試驗加載正式試驗前，對試驗進行預加載，一般以不大于1kN的載荷對試驗件進行預試，以檢查試驗系統(tǒng)、測量系統(tǒng)是否滿足試驗技術要求，并消除安裝間隙。正式試驗時，按給定速率對試驗件施加拉伸載荷(可采用0.5mm/min的加載速率),使試驗件在3min~10min內(nèi)被破壞，當載荷下降超過30%時停止加載。6.6試驗數(shù)據(jù)錄取試驗數(shù)據(jù)錄取應包含以下信息：a)連續(xù)記錄載荷一位移數(shù)據(jù)：b)試驗載荷一位移曲線出現(xiàn)拐點時載荷P:c)試驗件出現(xiàn)響聲時載荷Pa;d)試驗過程中的異常情況；e)試驗件破壞后記錄破壞載荷Pnx:f)試驗件破壞模式等。7試驗數(shù)據(jù)處理與結果評定試驗結束后，對試驗結果進行分析與評估，在試驗報告中給出分析結果。民用直升機復合材料夾層結構鑲嵌件連接強度試驗結果分析方法，參見附錄B。6… 8試驗報告編寫試驗結束后，應按照試驗任務書和試驗大綱的規(guī)定，分析試驗數(shù)據(jù)和原始記錄，編寫試驗報告，井將試驗報告提交適航審定部門審查，同時應提供試驗過程中的原始記錄和聲像資料。試驗報告內(nèi)容主要包括：a)試驗目的、試驗依據(jù)、試驗項目和試驗日期：b)試驗件、試驗設備和儀器的技術狀態(tài)說明：c)試驗方法、試驗數(shù)據(jù)和試驗狀態(tài)說明；d)試驗步驟；e)數(shù)據(jù)處理方法：f)試驗結果分析及試驗結論。(資料性附錄)復合材料夾層結構鍍嵌件連接強度試驗夾具及安裝示意圖A.1試驗夾具及安裝示意圖民用直升機典型復合材料夾層結構鑲嵌件連接強度試驗夾具及安裝示例，參見圖A.1～圖A,6。6填料區(qū)域外徑，兩(單位mm)圖A.1鑲嵌件連接強度試驗角度(示例)BABCDEFGHJKLMNO平面頓斜角度，β根據(jù)試驗項目調(diào)整，范圍為0~90°,滿足β+α=90°ABCDEFGHJKL8688根據(jù)試驗項目調(diào)整，范圍為0*～90°,滿足γ=α注1:未注公差按HB5800-1999;圖A.3試驗加載夾具(示例)ABCD