民机复合材料损伤快速检测及适航评估技术研究

摘要

作为世界公认的高精端行业，航空航天的发展一直备受关注，并且带动着许多附属行业快速发展。材料是快速发展的当代社会的物质基础，新型材料的研究制造技术对现代工业至关重要，各行各业都需要材料这一物质基础的支撑。复合材料通常由有机高分子、无机非金属或金属等几种不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料，从而获得优越性能。航空航天始终对材料性能非常重视，所以其通常最先在上面应用和实验复合材料。作为一种新型材料，相对于传统的金属材料，新型复合材料的损伤、检测、修理以及适航审定都需要继续完善。
　　复合材料的损伤检测发展到现在，无损检测占据了重要的一部分，这种检测方法不会对材料本身造成伤害，因而成为了飞机复合材料结构的重要检测手段。发展至现在，对复合材料的损伤机理研究也已了一定深度，相对成熟的无损检测方法也已经有数十种，但是每种方法都有其局限性。敲击检测作为一种新型的快速无损检测方法，在外场应用检测方便，但是由于敲击检测技术本身设备升级改进较慢、数据处理和流程方法的不成体系，所以没有得到广泛应用。
　　本文首先分析了典型民机复合材料的种类及损伤类型，深入探究了复合材料粘接层合板的损伤起始和拓展，然后研究比较常见复合材料的无损检测方法，最后详细介绍敲击检测原理，并针对实际使用时可能对其检测结果造成影响敲击设备参数进行调整，并进行有限元分析模拟敲击检测结果，最后进行试验验证。针对数字敲击检测的应用，本文主要研究探索了以下三方面问题。第一，研究了民机复合材料在役飞机上容易产生的损伤的损伤机理，即对层合板层间分层损伤进行渐进损伤分析；第二，分析影响检测结果的敲击检测设备参数，使用有限元分析模拟参数变化对检测结果准确性的影响，对敲击检测数据处理用到的聚类算法进行算法评估；第三，研究维修后的复合材料的适航审定流程。针对第二个问题的解决方案，本文在第四章进行了验证，并确定了方案的有效性。
　　针对本文的研究成果，不仅可为敲击检测技术在民机复合材料的设计、生产与使用维护提供参考，扩大其应用范围，并为复合材料的损伤修复提供理论借鉴，也为开展维修后适航审定工作的部分具体技术提供参考。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1. 1 研究背景

1. 2 典型民机复合材料、检测方法、适航评估概况

1. 3 国内外研究现状

1. 4 研究意义

1. 5 本文主要研究内容及章节安排

第二章 典型民机复合材料损伤研究

2. 1 民机复合材料层合板渐进损伤研究

2. 2 复合材料层合板层间失效准则

2. 3 渐近损伤分析方法

2. 4 本章小结

第三章 敲击检测法研究改进及聚类分析方法研究

3. 1 敲击检测的发展与原理

3. 2 对敲击检测技术的改进研究

3. 3 数据处理聚类分析方法研究

3. 4 本章小结

第四章 某型复合材料层合板敲击检测分析及解剖验证

4. 1 对X型复合材料平板试验件的敲击检测

4. 2 X型复合材料中间段试验件

4. 3 X型复合材料黑色段试验件

4. 4 X型复合材料平板试验件2

4. 5 本章小结

第五章 复合材料维修及适航审定技术研究

5. 1 典型民机复合材料损伤维修研究

5. 2 复合材料修理完备性及修理后后适航审定验证程序

5. 3 本章小结

第六章 总结与展望

6. 1本文总结

6. 2本文展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的论文