淺說(shuō)航空材料的研究方法

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1C型框結(jié)構(gòu)工程分析方法

C型框結(jié)構(gòu)的破壞模式為緣條的壓損破壞。也就是說(shuō)，C型框試驗(yàn)件沒(méi)有沖擊損傷，僅受到壓-壓疲勞的影響，因此，C型框的設(shè)計(jì)壓縮許用應(yīng)變要求不超過(guò)-3200με。而C型框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)許用應(yīng)變一般取壓縮許用應(yīng)變和壓損應(yīng)變?chǔ)與c之間的較小值。壓損應(yīng)變值由下式計(jì)算而得：εcc=σcc/E緣條其中，σcc為壓損破壞應(yīng)力，查取。C型框試驗(yàn)件的框緣條寬度b=20mm，框緣條厚度t=2.8mm，計(jì)算得到的外緣壓損應(yīng)變?chǔ)與c=-3256με。因此，C型框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)許用應(yīng)變可取-3200με。由試驗(yàn)得知，C型框沿0方向的破壞應(yīng)變值一般在-4000με到-5000με范圍內(nèi)。

2試驗(yàn)及結(jié)果對(duì)比

2.1試驗(yàn)件

本次試驗(yàn)主要選取的復(fù)合材料C型框試驗(yàn)件采用預(yù)浸料熱壓罐工藝成形，共三組，每組三件。試驗(yàn)件材料采用T800級(jí)預(yù)浸料，材料屬性。第一組試驗(yàn)件采用預(yù)浸料單向帶Epsilon99702.1/HST-130和預(yù)浸料織物Epsilon99702.1/HTA-5HS-285，鋪層采用鋪貼方案1；第二組試驗(yàn)件采用預(yù)浸料單向帶CYCOM977-2-35-12K/HST-134和預(yù)浸料織物CYCOM977-2A-37-3K/HTA-5H-280，鋪層采用鋪貼方案2；第三組試驗(yàn)件采用預(yù)浸料單向帶Epsilon99702.1/HST-130和預(yù)浸料織物Epsilon99702.1/HTA-5HS-285，鋪層采用鋪貼方案2。典型鋪層信息所示，0鋪層沿環(huán)切線，90鋪層沿環(huán)半徑方向。直段與彎曲段過(guò)渡截面（圖3中試驗(yàn)破壞區(qū)域所示）的外緣條在壓應(yīng)力作用下局部失穩(wěn)后壓損破壞，緣條迅速分層并擴(kuò)展，最終導(dǎo)致該截面破損。

2.2試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

將試驗(yàn)件的破壞載荷帶入式中求得理論破壞應(yīng)變。理論破壞應(yīng)變與實(shí)測(cè)破壞應(yīng)變的結(jié)果。可見，由破壞載荷求得的理論破壞應(yīng)變與實(shí)測(cè)破壞應(yīng)變偏差為-11.3%~15%，該值在可接受范圍之內(nèi)；在同等載荷下，由該方法計(jì)算的理論破壞應(yīng)變小于實(shí)測(cè)破壞應(yīng)變。設(shè)計(jì)許用應(yīng)變對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)許用載荷為2292N，而在此載荷條件下，該方法計(jì)算的理論破壞應(yīng)變大于設(shè)計(jì)許用應(yīng)變。因此，采用該工程估算方法計(jì)算承載能力是偏安全的。

3結(jié)論

本文提出了一種針對(duì)復(fù)合材料C型框結(jié)構(gòu)的工程分析方法。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和試驗(yàn)對(duì)比分析，此工程方法計(jì)算結(jié)構(gòu)承載能力是偏安全的，可用于指導(dǎo)民用飛機(jī)復(fù)合材料C型框的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

作者：郝新超宮占峰苗強(qiáng)單位：中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院