钛合金板铆接修理复合材料机身蒙皮分析
刘礼平
戚春亮王瑞峰徐建新（中国民航大学航空工程学院，天津300300）
周志强
文摘波音787飞机的机身蒙皮采用全复合材料，对于复合材料机身蒙皮的修理，波音787结构维修手册给出了明确的修理方策，其中包括复合材料机身蒙皮的钛合金板铆接修理。然而，对维修方案背后的理论依据，即强度、刷度等力学特性要求没有叙述。基于此，本文对复合材料机身蒙皮的钛合金板钾接修理建立了两种维修的三维有限元模型，分析了这两种维修方案母板、补片和填平板的应力大小和应力分布特性。研究表明：复合材料机身蒙皮大的穿透型裂纹钛合金板御接修理能够满足静强度要求，两种维修方索的钛合全补片破坏源发生在不同位置。
关键词复合材料，机身蒙皮，损伤，修理
中图分类号：V267
D0I:10. 12044/j. issn. 10072330. 2017.02. 007
Research on Composite Fuselage Skin Repair With Titanium Plates Riveting
LIU Liping
QIChunliang
WANG Ruifeng
XUJianxin
ZHOU Zhiqiang
(College of Areonautical Engineering, Civil Aviation University of China, Tianjin 300300)
AbstractFuselage skin is allcomposite in Boeing 787. Repair programs for composite fuselage skin are given in Boeing 787 structural repair manual, including composite fuselage skin repair with titanium plates riveting. Howev er, the maintenance theory of these repair programs and repair procedures, strength, stiffness and other mechanical properties of these repair programs are not described.Based on this, two dimensional finite element models of compos-ite fuselage skin repair with titanium plates riveting are established in this paper. Stress size and distribution of ma-trix, patch and fill flat are analyzed on these two repair programs. Studies have shown that repairing large composite fuselage skin penetration crack with titanium plates riveting can meet the static strength requirements. Destroy sources of titanium patches of these two repair programs will occur at different locations.
Key wordsComposite,Fuselage skin,Damage, Repair
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引言
复合材料由于其比强度和比模量高，抗疲劳、减振和热稳定性好等特点，使其在航空航天域应用广泛[1-2)。目前小型商务飞机和直升机上的复合材料使用量已占到70%~80%，大型民航客机占到15% ~50%使用复合材料。国产大飞机C919达到20% 的复合材料使用量：空客A380碳纤维复合材料的用量达到32t左右，占飞机结构质量的22%，加上其他各类复合材料.总用量达到25%左右：波音787占飞
收稿日期：2016-12-12
机结构质量的50%使用复合材料[3-7]。大型民航客机大量使用复合材料，必将使航空公司和航空维修企业由传统的主要对金属结构的维护与修理转到主要对复合材料的维护和修理。
复合材料的修理主要有胶接修理、胶铆混合修理和锦接修理。复合材料胶接修理研究较为成熟，也是工程上采用的主要修理方式。程起有等建立了单面胶接修理结构三维有限元模型，并试验验证此模型的正确性，分析了补片尺寸对胶接质量的影响[8]。徐
基金项目：国家自然科学基金（基金号51405491）：国家自然科学基金（基金号51605331）；中央高校基本科研业务费（3122017028）第一作者简介；刘礼平，博士，讲师，主要研究方向：复合材料先进制造技术和修理技术。E-mail：liuliping_tj@163.com
宇航材料工艺万方数据
http: //www.yhclgy.com
2017年第2期
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