复合材料结构与修理PPT课件

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第一章 复合材料的简介
复合材料的定义 材料的形式 纤维增强材料 织物 基体和环氧树脂体系 粘接剂 蜂窝及蜂窝夹芯结构
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定义
由两种或两种以上的材料组合而成的材 料称之为复合材料。复合材料的范围包括 玻璃纤维增强复合材料、碳纤维/环氧树脂 复合材料、碳/碳复合材料、金属基、陶瓷 基复合材料。
3. 织物 由纱、纤维或长丝织成的材料。
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纤维增强材料
一．玻璃纤维 二．Kevlar纤维－－芳纶纤维 三．碳/石墨 四．硼纤维 五．陶瓷纤维
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图1-2 纤维增强材料的形式
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图1-3 布 边
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图 1-4 经纱的方向
பைடு நூலகம்
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图1-5 石墨纤维生产工序
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图1-6 石墨纤维的代码
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织物的优点
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表3－1 材料特性－－密度
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表3—2 减重比较表
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*线弹性直至屈服应力
*塑性极限破坏 *允许应力极限由屈服点决定
图3-1 破坏机制比较
*线弹笥直至极限应力 *脆坏或突然破坏 *受到湿度及温度的影响
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图3-2 材料特性----强度 40
727石墨/环氧复合材料升降舵声疲劳试验
*测试两个盒段 -在158分贝下分别试验4个小时及8个小时 -没有发现损伤 *预先施加冲击损伤 -在158分贝下试验4个小时 -没有发现损伤扩展 *声疲劳性能大大优于金属 注:一个普通的喷气发动机产生100分贝的噪声
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图3-3 复合材料的连接I 42
图3-4 复合材料的连接Ⅱ
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图3-5 机械连接紧固件 44
图3-6 纤维方向要求
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铺层的原则
一． 均衡 均衡的复合材料层合板是在中心平面坐标轴的两边有 相同数目的铺层。 例如：（+45°,0°,－45°,90°/－45°,0°,+45°,90°）是均 衡层合板。
波音飞机 复合材料修理
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总体概述
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目录
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
复合材料简介 施工安全和材料的管理 飞机复合材料结构设计 加工 修理的过程和典型结构修理 铝合金蜂窝夹层结构的胶接修理 检测
在600℉及700℉ 融化(316℃-371℃)
图 1-10
树脂体系
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粘接剂
一．胶膜是涂在一层支持薄膜上的粘接剂 二．糊状粘接剂由两种组分混合 三．泡沫粘接剂是含泡沫剂的环氧树脂体系 四．填充剂是在混合后的树脂中加入材料，
类型分为：短纤维、碎纤维、硅粉添加 剂、微珠
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蜂窝及蜂窝夹芯结构
蜂窝夹芯结构的特性： 1. 蜂窝夹芯结构有比常规金属结构更高的比
强度 2. 蜂窝夹芯结构具有更高的抗弯强度 3. 具有更高的结构阻尼、较高的吸音和耐声
振疲劳的性能 4. 具有隔热性能，并具有光滑的气动外形
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图1-11 蜂窝的拉伸过程
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图1-12 蜂窝夹层结构
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图1-13 芯格的形状
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第二章 施工安全和材料的管理
施工过程中，需要佩戴好必要的劳动防 护用品，化工品必须严格按照说明书来进 行储藏和使用。
材料管理
一．存贮期 通常情况下，粘接剂、树脂和预浸
料应在规定的温度范围内存贮。 材料的存贮期是指从制造完成到它
不再为飞机安全使用的寿命或时间。材 料的存贮期可以通过存贮在10℉以下或 按照制造商所特别要求的温度而延长。
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二. 外露时间 外露时间是指一卷给定的材料处于室温 条件下的所有累积小时数。 外露时间从材料离开冰箱开始算起，总 的外露时间不能超过制造商的规定。
1. 比带抵抗纤维断裂和层间分离能力强 2. 损伤容限高，对“固化皱损”要求低，对
于修理工作比带好 3. 编织中减少了丝束分离 4. 抗疲劳损伤
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图1-7 织布图案
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图1-8 预浸带材料 16
图1-9 预浸布
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基体和环氧树脂体系
基体是一种将复合材料中的纤维或长纤 维粘接在一起的均匀材料。
环氧树脂由两部分组成：树脂和催化剂 （或称固化剂）。
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*富脂:易产生裂纹 *贫脂:由于有空隙而较弱 *固化温度:是敏感的
+环氧:室温至350℉ (177℃) +聚酯：室温至250℉ (121℃) +聚酰亚胺:500℉及600℉(260℃-316℃) *热固性:基体的化学反应 *热塑性:无化学反应
二. 对称 对称是复合材料层合板即为在中轴两边有相同数目的铺 层，且距离中轴相同之处的铺层的方向相同。 例如：（ +45°,0°,0°,90°，－45°/－45°,90°，0°,0°， +45°）是对称层合板。
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图2-4 封装包裹 32
树脂系统的比例配制指南
① 保持台秤的平台和秤盘的清洁，称重时应涂上 脱模剂以免被树脂站住
② 扣除刻度的非零点部分以补偿混合容器的重量 ③ 比例应该在所用秤的刻度范围之内（不能猜测
中间的刻度），秤应能精确到1/10g，避免小量 调制。 ④ 不要将秤从它本来的位置移走，因为天平有一 定的水平要求。 ⑤ 避免不意的外来影响。 ⑥ 不要超出量程。 ⑦ 称重时不要试图对秤做任何调整。
第一部分 施工安全 第二部分 材料的管理
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施工安全
图2－1 皮肤防护和安全眼镜
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图2-2 呼吸器官的防护
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铺设区
铺设区必须避开灰尘、水汽、油雾、逸 出的火焰及其他对粘接不利的材料。需注 意铺设区的洁净。
建议：铺设区最好不要与切割、打磨、 钻孔在同一个工作间内进行。
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图2－3 正确与不正确的工作环境对比 29
教程中所涉及的复合材料是基于用一 种或数种纤维排列镶嵌在某些形式的聚合 物树脂（基体）中。
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一般简介
图 1-1复合材料的组成
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材料的形式
1. 长丝 长丝又叫长纤维，是一根根的连续纤维，除了在 几何不连续处以外，在一个构件中通常没有长 丝的端头。
2. 单向带 单向带是由纱在树脂基体中沿着单一方向排列 而成
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图2-5 隔栅式和秤
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第三章 飞机复合材料结构设计
复合材料的特性 材料密度 失效特性 材料强度 抗疲劳性 复合材料的连接 紧固件 铺层的原则
夹层结构典型特点 树脂的固化体系 腐蚀控制 先进复合材料在飞机
上的应用
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复合材料的特性
一．比强度和比模量高 二．具有可设计性 三．抗疲劳性能好 四．减振性能好 五．高温性能好 六．破损安全性好 七．具有脆性材料的特性