复合材料胶补飞机损伤金属结构疲劳寿命分析

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1、第49卷第3期2017年6月南Journalof京航空航NaniingUniversity天大学ofAeronautics学报&AstronauticsV01．49NO．3Jun．2017========================================================一DOI：10．16356／j．1005—2615．2017．03．017复合材料胶补飞机损伤金属结构疲劳寿命分析杨晓华张玎刘(海军航空工程学院青岛校区航空机械系学君，青岛，266041)摘要：针对复合材料单面胶接修理飞机损伤金属结构疲劳寿命分析时，多种失效模式耦合作用、残余热应力和附加弯曲力矩以及

2、裂纹非均匀扩展的影响，提出了一种能够综合考虑上述影响因素的复合材料修理损伤金属结构疲劳寿命评估方法。算例分析结果与试验结果吻合，表明本文方法可为复合材料单面胶接修理损伤金属结构疲劳寿命估算提供参考。关键词：复合材料胶接修理；损伤金属结构；疲劳寿命中图分类号：TB330．1；TG497文献标志码：A文章编号：10052615(2017)03—0428—06AnalysisofFatigueLifeofDamagedAircraftMetallicStructureRepairedwithSingle-SideAdhesivelyBondedCompositeYANGXiaohua，ZHANGDi

3、ng，LlUXuejun(DepartmentofAviationMechanism，QingdaoBranch，NavalAeronauticalandAstronauticalUniversity，Qingdao，266041，China)Abstract：Consideringtheimpactofcouplingeffectofseveralfailuremodes，residualthermalstress，ad—ditionalbendingmomentandcrackununiformpropagationinfatiguelifeanalysisfordamagedaircra

4、ftmetallicstructurerepairedwithsingle—sideadhesivelybondedcompositepatch，alifeevaluatingmethodfortherepairedstructureisputforward．Analysisresultsofexampleareaccordantwithexperimentalresults，whichshowsthatthemethodcanbeusedforpreliminaryanalysisoffatiguelifeofdamagedme—tallicstructurerepairedwithsing

5、le—sideadhesivelybondedcompositepatch．Keywords：compositepatchadhesivelybondedrepair；damagedmetallicstructure；fatiguelife针对飞机金属结构损伤，20世纪70年代初期，Baker等率先提出了复合材料胶接修理方法。此后的40多年中，学术界对复合材料胶接修理损伤金属结构的疲劳寿命、应力强度因子、裂纹扩展、复合材料脱黏、残余热应力影响等进行了大量的研究[卜引。如Naboulsic3剖和Mallc9]等人采用有限元“三板模型”对残余热应力和预先设置的界面脱黏对修理效果的影响，以及金属结构

6、裂纹扩展速率进行了分析。Sabelkin等人口叼通过有限元与试验相结合的方法对复合材料胶接修理7075一T6铝合金后的若干参数进行了研究。Toudeshky等人[1卜15]利用有限元法和试验研究了复合材料单面胶接修理铝合金后疲劳裂纹的扩展以及裂纹前缘的形状。Chung等人[161通过三维有限元建模以及试验对复合材料单面胶接修理铝合金厚板裂纹扩展行为进行了研究。Papanikos等人口7。181通过三维有限元模型研究了修理结构中脱黏的萌生与扩展，以及补片参数的影响。文献[18～222分析了修理结构的裂纹扩展以及单面修理导致的裂纹扩展纹线的变化，但都没有考虑脱黏的影响。收稿日期：2016—06—2

7、3；修订日期：2016-12—29通信作者：杨晓华，男，教授，博士生导师，E—mail：13964889511@163．corn。引用格式：杨晓华，张玎，刘学君．复合材料胶补飞机损伤金属结构疲劳寿命分析EJ]．南京航空航天大学学报，2017，49(3)：428—433．YANGXiaohua，ZHANGDing，LIUXuejun．Analysisoffatiguelifeofdamagedair