飞机复合材料结构概率冲击损伤容限评估方法研究

摘要

飞机复合材料结构的概率损伤容限评估是保证结构安全性的先进技术手段。本文针对复合材料结构失效概率评估中存在的主要问题展开了研究。本文的主要内容包括：
　　(1)对现有的半概率评估方法进行改进，将复合材料结构在给定冲击能量下的凹坑深度和损伤面积、结构的初始强度、温度和湿度看作为具有一定的概率分布的随机变量，建立了新的飞机复合材料结构的失效概率评估方法，并开发了相应的分析软件。在只包含损伤统计数据的情况下，改变部分失效概率评估的流程，提出了基于损伤数据的失效概率评估方法。在失效概率评估的基础上，估算用于损伤容限验证的载荷水平因子。
　　(2)根据无损检测方法的数据类型，给出了带有信号值和不带信号值的检出概率评估方法，并分别采用累积对数正态模型和对数奇函数模型估算在95％的置信水平下损伤的检出概率，并开发了相应的评估软件。
　　(3)分别采用载荷叠加法和虚功原理，给出了对称铺层复合材料矩形薄板和厚板在四边固支，中心受集中载荷作用下的挠度的解析求解方法。
　　(4)定义了表征复合材料层合板分层起始的层间起裂剪切强度，并采用基于等效夹杂理论的分析方法对层间起裂剪切强度进行了估算。在此基础上，结合低能量冲击下复合材料层合板的分层损伤主要是由层间剪应力引起的假设，提出了一种简单有效的复合材料层合板冲击损伤面积的估算方法。
　　(5)根据所建立的复合材料结构失效概率评估方法，分别对复合材料层合板和某型飞机的垂直安定面的复合材料结构部分进行了失效概率评估，并确定了层合板在满足结构安全性的前提下最优的检测间隔。

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注释表

缩略词

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究目的和内容

第二章 复合材料结构的失效概率评估方法

2.1 引言

2.2 已知冲击威胁分布情况下结构失效概率的评估

2.3 损伤面积的概率分布研究

2.4 凹坑深度的概率分布研究

2.5 损伤的发生概率

2.6 载荷大于剩余强度的概率

2.7 结构的失效概率评估及软件开发

2.8 冲击威胁分布未知情况下结构失效概率的评估

2.9 复合材料结构的概率损伤容限验证

2.10 小结

第三章 凹坑的检出概率评估方法

3.1 引言

3.2 损伤的检出概率

3.3 参数的求解方法

3.4 目视检测试验研究

3.5 小结

第四章 集中载荷下四边固支对称层合板的弯曲问题

4.1 引言

4.2 薄板线性弯曲的挠度求解

4.3厚板线性弯曲的挠度求解

4.4 小结

第五章 复合材料层合板冲击损伤面积的估算方法

5.1 引言

5.2 静压痕与落锤冲击

5.3 损伤面积预测

5.4 试验验证

5.5 小结

第六章 复合材料结构概率损伤容限评估方法的应用

6.1 引言

6.2 复合材料层合板的失效概率评估

6.3 某型飞机垂直安定面复合材料结构的失效概率评估

6.4 小结

第七章 总结与展望

7.1 本文主要工作

7.2 创新之处

7.3 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文