复合材料结构的检查间隔确定和修理容限评估方法研究

摘要

复合材料由于其优异的性能在新型民用客机的结构设计和制造中被广泛使用，其不仅可以保证飞机的安全性和可靠性水平，而且大大减轻了民航客机的重量，降低了航空公司的运营成本。 本文主要针对民机复合材料结构的检查间隔和修理容限问题展开研究。 以维修大纲中结构相关的维修任务/间隔优化/更改作为研究的出发点，结合结构的试验数据和航线统计数据，考虑民机运行过程中，机体结构可能遭受的意外低速冲击、冲击损伤的检测以及载荷超限情况等因素，提出了一种确定对应检测条件下结构的检查间隔的概率分析方法，讨论了民机复合材料结构“何时检查”的问题。 采用蒙特卡洛方法和计算机仿真技术，考虑民机复合材料结构在服役期间可能受到的损伤、损伤数目、发生损伤的时间、损伤的检测、维修策略、维修成本等变量的概率分布情况，结合损伤结构的剩余强度、修理后剩余强度的恢复以及外载荷情况，进行服役期间复合材料结构的剩余强度模拟和损伤结构失效评估以及维修成本的计算，提出了一种复合材料结构的修理容限评估方法，讨论了复合材料结构“何时修理”的问题。 本文基于试验件/结构件低速冲击损伤试验数据和航线收集的民机结构使用维修数据，通过概率分析方法对民机复合材料结构的检查间隔和修理容限问题进行研究，为维修大纲修订过程中结构相关的分析过程提供一种基于概率方法的新模式，给维修任务/间隔的优化/更改提供一定的方法参考；同时，航空公司基于上述分析结果，可以向OEM/TCH申请对维修方案的修订，在保证持续适航阶段结构的安全性和可靠性水平的前提下，降低航空公司的运营成本，使之具有一定的实际工程意义。 承接“何时检查”和“何时修理”两个问题，提出了基于损伤评估的修理方案设计思路，为后续的“如何修理”研究工作内容提供初步的框架参考。

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