不同弯曲失效特征下修复夹层复合材料航空结构性能的案例研究

摘要整理

由于复合材料成本高昂、环保意识提升和回收困难，开发复合材料修复方法并研究其在役和恶劣工况下的性能具有重要意义。本研究调查了应用于两种不同类型聚合物夹层复合材料板的多种修复方法的性能，这两种板材均采用相同的芳纶蜂窝芯材，广泛应用于航空结构。研究旨在获得不同的失效特征，并调查这些失效模式对两种不同面板类型修复方法性能的影响。采用三点弯曲试验配置来评估修复夹层结构在芯面板粘接界面脱层、芯材损伤和面板失效等损伤模式下的弯曲性能。通过计算芯材剪切应力和面板应力的极限值来测量承载能力。结果表明，所配置的三点弯曲试验程序能够有效分析不同跨度区域并产生各种失效特征。修复样品的承载能力恢复率在80%～112%之间。研究证明，当面板基体失效（由面板极限法向应力引起）相比脱层和芯材失效（由芯材剪切应力引起）时，修复试样具有更高的承载能力。此外，提出了一种改进的环氧树脂填充/贴片修复方法，该方法适用于蜂窝芯夹层结构，能显著提高承载能力。

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