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金属构件战伤的复合材料快速修复

邢素丽  
【摘要】: 本论文以武器装备战伤结构快速修复的技术应用为研究背景,探讨了复合材料胶接共固化技术快速修复铝合金构件的几项关键技术。主要研究内容包括:(1)外场条件下铝合金构件的表面处理方法,并采用红外光谱、能谱等手段对处理前后的表面形貌变化进行了分析;(2)胶粘剂的选择和改性,以改进其固化速度和胶接强度;(3)利用ANSYS软件对中心开孔铝合金板进行了有限元模拟分析,探讨了开孔铝合金板宽径比的变化对应力集中系数的影响,评估损伤,优化修补参数;(4)以有限元分析为基础,通过实验探讨了T300/环氧树脂复合材料补片共固化技术对中心开孔铝合金板的修复效果和修复工艺,着重讨论了补片长度对修复效果的影响。 研究结果表明: 采用酸膏氧化法和偶联剂处理等方法对铝合金表面进行处理能有效地改善其表面形貌,增加胶粘剂与铝合金之间的粘附力; 通过在SY-23B胶粘剂中加入偶联剂KH-550,能使其胶接强度和抗冲击强度得到提高。加入草酸后,能提高其固化速度而粘接性能不明显下降; 有限元分析结果表明,中心开孔板的应力集中系数主要取决于开孔直径和开孔板的宽度。在板宽一定的情况下,中心开孔板的应力集中系数随着开孔直径的减小而减小并趋于定值,对恢复铝板的刚性和承载能力而言,修补材料性能提高带来的效果优于尺寸变厚的效果。 按照修复设计确定的补片尺寸、用改性胶作胶粘剂、采用复合材料补片共固化技术修复铝合金构件,能使其刚性和承载能力恢复损伤前的90%左右,达到了国外有关构件修复的要求。


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