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《南京航空航天大学》 2011年
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基于剩余寿命的金属板/复合材料胶接修补优化设计

侯成莉  
【摘要】:对于大量现役飞机,大部分为铝合金结构,经过多年的飞行产生了大量的损伤,其中多数为疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。为了延长受损飞机的使用寿命确保飞机的飞行安全,必须对受损构件进行更换或修理。自上世纪80年代以来,国外空军发展了一种新的结构修理技术,即采用复合材料补片对飞机损伤结构进行胶接修理,此项技术凭借其胶接结构重量轻、应力集中小、维修成本低和大大延长使用寿命等优点得到了各国的高度重视,发展极为迅速,目前已在多种军用和民用飞机上得到了应用。 针对受损飞机的延寿问题,本文以现役飞机结构中大量使用的铝合金结构为研究对象,采用有限元分析和试验研究相结合的方法对受损金属裂纹板的修理问题进行了研究。首先利用试验数据,借鉴传统的James-Anderson方法,给出一种用于确定复合材料修补的带裂纹LF21铝板应力强度因子的试验方法;接着,用有限元方法对复合材料胶接修补含中心裂纹的金属板进行数值分析,得到的形式因子与试验方法得到的形式因子相比较;最后,针对含中心裂纹的铝合金板,基于损伤容限的观点,研究了复合材料修补片的长度、宽度以及厚度对裂纹板剩余疲劳寿命的影响规律,同时,对复合材料补片的尺寸进行优化设计,寻找最佳临界尺寸,以使裂纹扩展寿命达到最长,修补效果最好。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:O346.1

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【参考文献】
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