带孔复合材料力与环境耦合损伤失效行为研究

来源 :中国民航大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rooku
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
环氧树脂基碳纤维复合材料在航空器实际使用过程中,易受到外部冲击和湿/热环境的影响。常见的环氧树脂基体长期处于湿/热环境中,其界面结合性能会发生变化,且制备成层合板结构后,当树脂与外界环境发生反应并发生物理/化学变化时,层合板表面及内部易造成损伤,从而导致复合材料在不同航空器结构中的使用寿命降低。而复合材料的内部损伤往往较难发现,需搭配无损探伤设备进行检测,导致复合材料常带损伤使用。本文在不同外界环境条件下,研究了航空用T700级环氧树脂基碳纤维复合材料的抗冲击性能和冲击后压缩剩余强度性能的变化及失效机理。研究结果对多变环境下复合材料的冲击后压缩性能、环氧树脂在湿热环境下的变性以及扩展航空器复合材料应用范围具有重要意义。在复合材料开孔设计方面,基于国际标准和工程实际应用,针对不同紧固件孔排布方式,研究不同设计对受到低速冲击时复合材料的各层应力与损伤分布。并结合有限元分析软件ABAQUS基于Hashin准则对损伤程度进行评估,探究不同双孔间距和双孔排布角度对层合板抗冲击性能的影响。结果表明,冲击能量相同时,双孔间间距主要影响孔边应力集中及凹坑深度,间距越大,应力集中越小,凹坑深度越小。双孔排布角度影响表层与底层纤维损伤情况,当排布角度与纤维铺层角度相同时,纤维损伤程度与面积最大。在单环境影响方面,研究了水浴环境和高温环境下,不同温度和不同处理时间条件对冲击后压缩强度的影响。通过数字图像相关技术(Digital Image Correlation,DIC)分析含有低速冲击损伤的层合板在冲击后压缩实验过程中表面应变场分布与变化情况;结合数字图像相关技术与静态应变仪对冲击后压缩过程特定位置进行应变采集,并对结果进行评估;利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)对环境处理后压缩失效的层合板断口形貌特征比较分析。结果表明,较长时间的水浴处理对复合材料力学性能影响较小,而环氧树脂吸水膨胀后将影响界面结合性能,树脂与纤维在断口位置较易分离。高温环境中部分环氧树脂氧化发生重分布,未氧化树脂部分界面结合性良好,但随着处理时间增加,复合材料层合板力学性能线性下降。同时DIC技术采集应变数据相较传统静态应变仪数据更为稳定且采集频率更为可控,具有替代应变仪的可能性。在力与环境耦合损伤方面,研究了不同环境处理搭配类型以及顺序对层合板冲击后压缩性能的影响,并结合无损探伤与微观形貌表征结果,分析其损伤机理。结果表明冲击后微观形貌包含多个环境处理类型特征,层合板的冲击后压缩力学性能主要由第二种环境处理方式决定。环境处理顺序将影响力学性能与微观形貌,相同时间处理,在水浴环境处理前增加高温处理,性能较纯水浴处理结果下降,在高温处理前增加水浴处理,性能较纯高温处理结果提升。
其他文献
涡轮进口温度大幅提升,使得传统6 wt.%~8 wt.%Y2O3-Zr O2(Yttria Stabilized Zirconia,YSZ)热障涂层的使用遭遇挑战,研究具备低热导率、良好热稳定性的新型热障涂层具有战略意义。本课题的研究目的是利用大气等离子喷涂制备氧化铕掺杂YSZ涂层(Eu YSZ)、氧化钐掺杂YSZ涂层(Sm YSZ)和YSZ涂层(YSZ),通过研究三种涂层的基本性能、隔热性能和热
学位
航空发动机损伤是影响飞行安全的重要因素。当前在计算机视觉领域内的发动机损伤检测存在两个主要问题:一是孔探图像背景复杂,成像质量较差,使得模型对损伤的检测精度较低;二是孔探图像数据来源受限,导致模型可检测类别少,对疑似损伤的判断难。为解决第一个问题,本文从数据入手,在真实孔探图像上进行标注,得到了包含八种损伤类型,共1315张孔探图像的数据集,并使用数据增强方法改善孔探图像的图像质量。结合孔探图像中
学位
从空中交通管理实际运行需求来说,流量管理者更关心的是各扇区的最大通行量。对扇区通行量研究,主要所解决的问题是怎样科学计算扇区通行量,怎样将航空器合理地分配到各扇区中,满足交通需求的同时也最优配置空域资源。扇区通行量能反映扇区运行效率和服务能力,因此,扇区通行量的研究对制定规划和实施管制指挥策略具有重要意义。论文的主要工作如下:第一,介绍了区域管制扇区的概念,辨析了容量和通行量概念的区别。指出容量偏
学位
系统日志在网络安全基础设施中扮演着举足轻重的角色,能够如实地记录信息系统所有的系统状态和行为。在大型分布式系统中产生的日志大多数情况下可以看作动态达到的流式数据。与传统数据相比,这类日志数据具有动态性、无序性、无限性、突发性和体积大等特点。大批量的日志数据源源不断地涌入,将这些日志数据完全存储下来几乎不可能;数据具有时间属性,带有表示事件发生的时刻的时间戳信息。数据随着时间的推进会出现概念漂移现象
学位
近年来,随着《“健康中国2030”规划纲要》的颁布实施及我国医药改革的不断加深,我国药品流通行业的发展不断迈上新的台阶。但对于药品流通企业而言,其并不具备专业物流企业在物流网络和速度等方面的优势,且传统医药流通企业仅占据医药物流市场不到三分之一的份额,这就为第三方物流企业进军医药物流市场提供了良好的契机。当前,顺丰医药事业部(以下简称顺丰医药)正在加快整合顺丰控股股份有限公司(以下简称顺丰)颇具规
学位
多电飞机电力系统是多电飞机的关键系统之一,其静态与动态特性都有着极为严格的要求,因此对多电飞机电力系统静态和动态特性展开研究具有重大的理论和现实意义。本文针对多电飞机复杂交直流混联电力系统,主要从以下几个方面对电力系统的静态和动态特性展开分析研究。本文首先按照自上而下的顺序从发电机到负载梳理了多电飞机电力系统的辐射型网络拓扑,并介绍了电力系统中典型的大功率用电负载。然后,对多电飞机电源系统不同电压
学位
随着民航业的迅猛发展,空中交通管理越来越重要,作为新型监视技术的多点定位系统(Multilateration,MLAT)越来越得到人们的关注。由于建筑物的遮挡,会产生非直达波(Non-Line of Sight,NLOS)环境,严重影响MLAT的定位精度。NLOS环境的定位成为研究的重点。本文针对不同的无线信道环境,研究MLAT系统的定位算法,特别是NLOS环境的定位算法,从到达时间(Time o
学位
广播式自动相关监视(ADS-B)技术以其优于二次雷达的优势在空管中使用的比重大幅提高。随着国内外对于ADS-B技术的各种研究与日俱增,对应于不同的需求出现了各种功能的接收机。为了系统硬件的高效性及使用的方便化,对原来的接收机的进行增强就很有必要,以实现多种功能接收机的统一。同时在接收机的显示方面,目前接收机的上位机软件的利弊分明。本文作者所在课题组同样研制了抗干扰接收机以及具有频道监测功能的接收机
学位
近年来,随着新技术和新理念的大量涌现,航空运输市场发生了巨大的变化,民航业的发展正面临着新的挑战——资源稀缺、发展受限。科学预测飞行量是使得民航机场建设规划能够适应运输市场需求的关键任务,而传统的时间序列和计量经济预测方法不能满足快速增长的运输需求,导致我国机场建设规划规模常与需求不匹配,空域管理者和使用者之间的矛盾也将愈演愈烈,因此科学合理的预测方法极其重要。本文基于国内外研究现状,将飞行量预测
学位
近年来,我国经济的飞速发展,对民航运输的需求也逐步增长,加之目前,我国的机场群建设已然初具规模,机场群体系也已经逐步完善,然而与世界范围内各个大型成熟机场群相比,仍然存在机场群内部分工定位不够明确、各个机场之间发展水平不均衡等问题,机场间航线的同质化程度相对较高、航线网络布局不合理的现象普遍存在,给空中交通管理带来了更大的压力。因此,为了提高空中交通管理的效率,保障机场群终端区空域中的航空器能够安
学位