复合材料结构修理-2.4 复合材料结构类型(1)
浅析飞机复合材料结构修理技术
浅析飞机复合材料结构修理技术作者：刘军来源：《科技创新与应用》2014年第30期摘要：随着科技的不断进步，复合材料逐渐出现在航空领域，在现代航空领域的发展中被广泛应用。
由于复合材料已经成为现代飞机结构的重要组成部分，并且其损伤机理与金属损伤存在差异，对复合材料结构修理技术研究具有重要的现实意义。
文章主要基于飞机复合材料结构修理基础之上进行研究，促进飞机复合材料的可持续发展。
关键词：飞机复合材料；结构修理；技术分析前言国内对于先进复合材料在航空领域的应用已经取得一定成效，但对于飞机复合材料结构修理技术的研究依旧需要不断完善。
由于现代航空领域需求的不断增加，对复合材料的使用要求逐渐严格。
同时在具体的应用过程中需要对复合材料进行维护，体现出飞机复合材料结构修理技术的重要性。
1 飞机复合材料结构类型以及损伤类型目前，国内外的复合材料在航空领域的应用具有广泛性特点，材料用量占总体用量总重的25%-40%，其中民用飞机占11%-16%，直升机高达60%以上。
由此可见，飞机复合材料结构在航空领域的应用具有广泛性特点。
对于复合材料以及损伤类型进行分析，加深对复合材料修理技术的理解。
1.1飞机复合材料结构类型1.1.1 压层板。
复合材料当中的压层板主要是由单层板粘合而成，同时构成材料可为不同材质的单层板，也可为各向异性单层板进行构成。
由于单层板构成存在复杂性以及非匀质性，导致单层板的实际构成具有各向异性的特点。
1.1.2 蜂窝夹芯结构。
蜂窝夹芯机构主要是由薄面板与中间胶接低密度的夹芯构成，具体的面板结构为层压板，面板较薄。
其中具体的使用材料为纤维玻璃布、单向碳纤维、编织布、芳纶有机纤维布等材料。
蜂窝夹芯结构比常规金属结构具有较高的比强度、抗弯强度、高结构阻尼、消音以及耐声震、隔热性等良好的性能，在航空领域应用具有较好效果。
1.1.3 蜂窝壁板。
蜂窝壁板主要是承力面以及蜂窝夹芯构成，蜂窝夹芯位于承力面板之间，使得整个蜂窝壁板的强度增加[1]。
复合材料结构 分类
复合材料结构分类复合材料结构是一种由两种或更多种不同材料组合而成的新型材料，通过各种方式互相作用，形成一种具有优异性能的整体材料。
根据不同的组合方式和性能特点，复合材料结构可以分为多种类型。
根据材料的组合方式，复合材料结构可以分为层叠型和混合型两种。
层叠型复合材料结构是指将不同材料按照一定顺序叠加在一起，形成多层结构的材料。
这种结构可以充分发挥各种材料的特性，实现优势互补，提高整体材料的性能。
混合型复合材料结构则是将两种或多种不同材料混合在一起，形成均匀的复合体系。
这种结构可以实现不同材料之间的相互渗透和相互作用，形成新的材料性能。
根据不同材料之间的结合方式，复合材料结构可以分为机械结合型和化学结合型两种。
机械结合型复合材料结构是指通过机械方式将不同材料连接在一起，如铆接、焊接等。
这种结合方式简单易行，但强度和稳定性相对较低。
化学结合型复合材料结构则是通过化学反应将不同材料结合在一起，形成牢固的结合。
这种结合方式可以提高材料的耐热性、耐蚀性等性能。
根据复合材料结构的应用领域和功能要求，还可以将其分为结构型和功能型两种。
结构型复合材料结构主要用于承受力学载荷，如航空航天领域的飞机机身、汽车领域的车身结构等。
这种复合材料结构需要具有较高的强度、刚度和耐久性。
功能型复合材料结构则主要用于实现特定功能，如电磁屏蔽、导热导电等。
这种复合材料结构需要具有特定的物理、化学或电子性能。
综合来看，复合材料结构是一种具有广泛应用前景的新型材料，其多样化的分类和组合方式为不同领域的工程和科研提供了丰富的选择。
随着科技的不断发展和进步，复合材料结构将在未来发挥越来越重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。
飞机复合材料的修理方法—复合材料结构修理方法
适用范围
在复合材料结构修理中，机械连接修理适用于被修理件较厚 且对气动外形要求不高的结构件以及外场快速修理。
根据连接紧固件的种类，机械连接修理可细分为螺接修理 和铆接修理。
修理主要考虑因素
01 补片的材料种类及厚度； 02 紧固件种类、数量； 03 紧固件排列方式； 04 正确的制孔工艺； 05 制孔对原结构强度造成的影响； 06 紧固件的装配与密封。
补片材料
• 补片材料可以是金属板或者复合材料预固化层合板。金属 板材料一般为钛合金板、不锈钢板或者铝合金板。
• 当铝合金板与碳纤维复合材料连接在一起时，需采取电偶 腐蚀防护措施。通常采用在铝合金板与碳纤维结构之间铺 一层玻璃纤维布或涂一层密封胶使它们隔开。
气动外形要求
对于飞机气动敏感区域的外部加强修理，一般需要采用埋头紧固件。 此时补片必须有足够的厚度，以便安装埋头紧固件。
时，修理材料要与固化温度要匹配
修理方法决定因素
复合材料结构修理是否采用热修理以及采用哪种温度，除了取决于损 伤结构原来采用何种固化温度制造外，还要考虑到损伤的程度、结构 种类以及修理方法。如果损伤范围较小或者临时性修理，可采用低于 原固化温度的固化温度修理。
某机型副翼层合 板修理方案
修理工作流程
➢ 封装是抽真空、加热固化前的必要工序。
冷修理
在室温下固化的修理又称为冷修理。冷修理一般应用于 受载不大或者次要复合材料构件修理。为了缩短树脂的 固化时间，有的时候冷修理也采用加热固化，但通常加 热温度不超过150oF。
冷修理一般不用在高应力区和主要结构件的修理上。
热修理
需要在一定温度下加热固化的修理又称为热修理 加热温度：200oF～230oF、250oF和350oF 200～230oF温度适用于采用湿铺层料的修理 250oF和350oF两种温度适用于采用预浸料的修理 复合材料主要结构一般采用热修理。采用热修理
复合材料修理(理论)讲解
空客则认为如此选材会有风险，机身应用会有问题，“会 导致非优化方案”。
波音则认为技术上不成问题，问题还在成本上。
波音认为复合材料除减重外，还可提供更好的耐 久性，降低使用维护要求，增加未来发展的潜力 和空间。
一. 用紧固件连接修理（螺接修理） 优点：可以快速作临时性的修理。 缺点：有时找不到通向部件或层合板后面的通道。不能使受压部 件恢复修理前的强度。
二. 胶接修理 优点：在正确的条件下，它可作为一种非常快捷的永久性修理。 缺点：需要手头有足够数量的一定厚度、一定铺层方向、一定 直 径和形状的补片。且不能用于大面积的修理。
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。
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。
一般简介
图 1-1复合材料的组成
材料的形式
先进复合材料在飞机上的应用
近30多年欧美民用飞机上复 合材料占整机结构重量的百 分比（不包括支线飞机）
国内飞机上的复合材料应用情况
国外民用飞机上的复合材料应用情况
图3－12先进复合材料在波音737－300上的应用
图3－13先进复合材料在波音757上的应用
图3－14先进复合材料在波音767上的应用
图2-4 封装包裹
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
复合材料结构 分类
复合材料结构分类
复合材料结构是由两种或更多种材料组成的材料，具有优异的力学性能和广泛的应用领域。
根据材料组合的不同，复合材料结构可以分为以下几类：
1. 纤维增强复合材料结构：是指将纤维材料与基体材料结合在一起形成的材料，纤维材料可以是碳纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维等。
这种结构具有高强度、高刚度和轻质化等特点，广泛用于航空航天、汽车工业和体育器材等领域。
2. 层板复合材料结构：是指由多个层板材料通过层压成型组成的材料，每个层板材料通常由纤维增强材料和基体材料组成。
这种结构具有高强度、高刚度、耐冲击和防腐蚀等特点，广泛用于船舶、桥梁和建筑结构等领域。
3. 颗粒增强复合材料结构：是指将颗粒材料与基体材料结合在一起形成的材料，颗粒材料可以是陶瓷、金属或者聚合物等。
这种结构具有高耐磨性、高温性和高耐蚀性等特点，广泛用于摩擦材料、导电材料和防护材料等领域。
4. 泡沫复合材料结构：是指在基体材料中加入发泡剂形成的材料，具有轻质化、隔音、隔热和吸能等特点。
这种结构广泛用于包装材料、能量吸收材料和隔音材料等领域。
以上是复合材料结构的分类，不同的结构类型具有不同的特点和应用领域，为人类的生产和生活带来了巨大的便利和发展。
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复合材料试验工(高级)职业技能鉴定考试题库大全(通用版)
复合材料试验工（高级）职业技能鉴定考试题库大全（通用版）一．判断题1.碳纤维是一种具有负线膨胀系数的材料。
（）A、正确B、错误参考答案：A2.安全方针是预防第一，安全为主。
（）A、正确B、错误参考答案：B3.一般溶液法配置的树脂溶液在常温下贮存期为3个月。
（）A、正确B、错误参考答案：A4.玻璃钢蜂窝夹层采用粘接拉伸法成型。
（）A、正确B、错误参考答案：A5.聚苯硫醚是热固性树脂。
（）A、正确B、错误参考答案：B6.表面粗糙度越低，精度越高。
（）A、正确B、错误参考答案：B7.复合材料壳体加工装配的过程中可能会产生分层缺陷。
（）A、正确B、错误参考答案：A8.预浸料铺层时关键是不要带入异物，铺层角度可以不顾及。
（）A、正确B、错误参考答案：B9.场地紧张时，生产现场的消防通道可以临时占用。
（）A、正确B、错误参考答案：B10.透气毡RC3000-10最高使用温度为205℃。
（）A、正确B、错误参考答案：A11.复合材料制品的疏松缺陷比分层缺陷更严重。
（）A、正确B、错误参考答案：B12.组装蜂窝口盖时，蜂窝夹芯下陷应与加强板吻合。
（）A、正确B、错误参考答案：A13.碳纤维预浸料质量分析时只需检测树脂含量及挥发分含量即可。
（）A、正确B、错误参考答案：B14.真空泵接上电源开始工作时，发现有真空泵油向外喷出，是因为油嘴没盖上盖。
（）A、正确B、错误参考答案：B15.从业人员有权对本单位安全生产工作中存在的问题提出批评.检举；有权拒绝违章指挥和强令冒险作业。
（）A、正确B、错误参考答案：A16.夹层结构复合材料的芯材主要有蜂窝芯材和合成泡沫芯材。
（）A、正确B、错误参考答案：A17.碳纤维是一种具有负线膨胀系数的材料。
（）A、正确B、错误参考答案：A18.复合材料切削加工时，不能用太锋利的刀具，以防分层。
（）A、正确B、错误参考答案：B19.复合材料的机械连接修理法是将补片通过机械连接盖住损伤或缺陷区完成修理的一种方法。
《复合材料的维修》PPT课件
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（2）过渡性修理
这种修理主要针对有时间限制的许可损伤和可修
理的损伤，因不具备永久性修理的条件而进行的过渡
性修理。该修理要求恢复部件的强度，但不能恢复部
件的耐久性，它有不同于原始部件的检查间隔和检查
方法，最终也要被永久性修理所取代。这种修理也叫
“B级过渡性修理”。
（3）永久性修理
直径大于50mm，开胶直径75mm，层压板分层直径大 于75mm时，报废不再修理。
对于重要的复合材料构件，有专门的技术文件控 制损伤的大小，该文件与设计图纸配套使用，以保证 产品的质量。但一般还是由《结构修理手册》提供。
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第五节 复合材料修理的分类
从不同的角度，复合材料的修理方法不同，主要 有如下几种分类方法：
表面损伤的修理方法： ——用树脂填充划伤、刻痕，固化后磨平、涂漆； ——2021用/4/24混合物（相当于腻子）填充吹沙后的损伤区；31
图3-1 2021/4/24 表面划伤对拉伸强度的影响
32
——用清洁剂清洗凹陷区，后用胶黏剂填充，固化后
去除多余物，如需补漆再涂刷底漆面漆；
——将冷树脂注射到气泡或分层区，室温固化。该法只
适用于﹤25mm的损伤区。固化时可用重物或夹紧法对
构件施加压力。
第二节 分层的修理
构件边缘是最易出现损伤的区域。边缘开胶和分
层可采用树脂注射法或混合物填充法进行修理，固化
时要施加压力。该法已广泛用于碳纤维复合材料的边
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缘分层修理。层压板内的分层可采用抽钉法修理。 见图3-2
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图3-2 分层修理
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复合材料结构 分类
复合材料结构分类复合材料是由两种或两种以上的不同材料组成的材料，通过组合不同材料的优点，以达到更好的性能和功能。
根据其结构和组成，可以将复合材料分为多种类型。
一种常见的复合材料结构是纤维增强复合材料。
这种材料的主要组成部分是纤维和基体材料。
纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、聚合酰胺纤维等。
纤维的选择取决于所需的材料性能和应用场景。
基体材料可以是树脂、金属或陶瓷等。
纤维增强复合材料具有较高的强度和刚度，同时也具有较低的重量。
因此，它们在航空航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛应用。
另一种常见的复合材料结构是层板结构。
层板结构由多个层次的薄片组成，每个薄片都是不同的材料。
这种结构可以提供更好的强度和刚度，并且可以根据需要进行设计和定制。
层板结构广泛应用于建筑、船舶和飞机等领域。
例如，飞机的机翼和机身就是由层板结构构成的，可以提供足够的强度和刚度，同时减轻重量。
还有一种常见的复合材料结构是颗粒增强复合材料。
颗粒增强复合材料由颗粒和基体组成。
颗粒可以是陶瓷颗粒、金属颗粒或聚合物颗粒等。
基体可以是金属、陶瓷或聚合物等。
颗粒增强复合材料具有较高的硬度和耐磨性，因此在磨具、切削工具和摩擦材料等领域得到了广泛应用。
还有许多其他类型的复合材料结构，如蜂窝结构、纳米复合材料等。
蜂窝结构由蜂窝状的薄壁组成，具有较高的强度和刚度。
纳米复合材料是由纳米颗粒和基体组成的，具有独特的性能和功能。
复合材料可以根据其结构和组成进行分类。
纤维增强复合材料、层板结构、颗粒增强复合材料、蜂窝结构和纳米复合材料是常见的复合材料结构。
这些复合材料结构具有各自的特点和应用领域。
通过合理选择和设计复合材料结构，可以满足不同领域的需求，并提供更好的性能和功能。
(完整版)复合材料的种类及特点
复合材料的种类及特点用塑性材料将另一种高强度的纤维按受力方向粘接在一起，以获得一定的综合性能，这种材料则被称为复合材料。
但是在近年来复合材料的定义又有了更广泛的含义。
由两种或两种以上的材料复合在一起，并获得了新性能的材料都可以称其为复合材料。
基体一般为一种连续相的材料，它把纤维或者是粒子等等的增强材料固结成为一个整体，所以在不同的基体和不同的增强材料下可以组成不同类型的复合材料。
复合材料的分类方法有四种:第一种则是利用构成材料进行分类;第二种则是按照复合性质进行分类; 第三种则是利用复合效果进行分类;第四种则是按照结构特点进行分类。
通过这四种不同的分类方法可以将制备成型的复合材料进行有规律的分类。
在我国复合材料拥有良好的发展空间，其首要的原因则是由于能源的短缺，不少陆地资源陆续出现枯竭的现象，同时随着社会的进步和发展所带来的工业化发展和人口急剧增加都会造成环境恶化等严重的问题;另一方面人们将步入高度的信息化社会，同时伴随着人们生活质量的提高。
最后是我国国防事业的大力发展，在这些方面上都提供了复合材料发展的机遇。
在复合材料领域中，由高比强度、比模量的高性能纤维作为增强体的树脂基复合材料被称为先进树脂基复合材料，它一直是发达国家对复合材料应用和研究的主体。
先进树脂基复合材料具有比强度和比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点，充分体现了集结构承载和功能于一身的鲜明特点。
所以在研究领域发展先进树脂基复合材料成为至关重要的一项课题。
先进树脂基复合材料中包含有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。
其中热固性树脂基体在制备过程中产生交联反应，在理想的交联反应中不但能形成体型交联结构，而且在交联反应中能形成附加的刚性环结构，大大提高了热固性复合材料在极端恶劣环境下的使用，所以在大多数己经成型的研究中热固性树脂己经成为主要的研究对象，其在航空航天领域、能源工业方面、电子工业方面、体育日用品方面、建筑结构工程方面都做出了杰出的贡献。
复合材料的复合结构类型
复合材料的复合结构类型在现代工业生产中，复合材料的使用越来越普及，随着科技的发展，人们的生活也越来越离不开复合材料。
复合材料的多种特性如轻量、高强度、耐腐蚀等使其在各个领域被广泛应用，在航空、汽车、建筑等许多领域中都有重大作用。
同时，复合材料还可以通过不同的复合结构类型来实现更为多样化的应用，下面我们将详细讲解。
1.层合板结构层合板结构是复合材料中最常见的一种复合结构类型，也是比较容易制造的一种结构。
该结构由两层纤维布或纱布之间加入一层粘合剂或树脂，通过压制或热固化后形成的结构。
层合板结构的加固性能非常好，而且容易制造成各种形状，广泛应用于航空、运动器材、建筑及交通工具等领域。
2.纺织材料结构纺织材料结构是一种立体编织材料，可按照具体的需求和应用加工成各种形状和大小的复合材料。
纺织材料结构由三维编织机器纵横交织而成，具有很好的柔韧性和抗拉强度，广泛应用于汽车、体育器材、军工、医疗等领域。
3.夹芯结构夹芯结构是一种双层面材料之间夹有一层轻质芯材的结构形式。
该类型结构强度较高，同时由于芯材的存在，且空气含量较高，导致整体材料的密度比同尺寸的实材料轻很多。
夹芯结构广泛应用于航空航天、机械、运动器材等领域。
4.缠绕结构缠绕结构是一种先将传统复合材料和含树脂材料制成螺旋状，之后缠绕在同一轴心线上。
然后通过真空或高压复合材料构成井字形或斜交结构等。
该类型结构制造难度较大，但强度和耐久性很好，广泛应用于防弹衣、制造航空航天装备等领域。
5.混合结构混合结构即由不同材料在不同位置组成的结构。
多种不同的纤维布、编织材料和芯材可按照需要组合形成，结合不同的组合形式形成的材料拥有不同的性能。
混合结构由于各种材料的优点互补，可获得超强和兼具多种性能的材料。
广泛应用于航空、运动器材、汽车、能源等领域。
综上所述，不同类型的复合结构对应各自的应用场景，复合材料在工业生产中的应用也愈加广泛和深入。
尤其是在金属材料替代领域发挥了重要作用，未来复合材料的应用前景一定更加广阔。
复合材料原理
第二章 材料的复合原理
2.1 材料的复合效应：
二、非线性效应
（4）系统效应
多种组分复合后，复合材料出现了单一组分均不具有的新性能。
举例：
（1）彩色胶片是以红黄蓝三色感光 材料膜组成的一个系统，能显示出各种颜 色，单独存在则无此效应。
（2）交替层叠镀膜的硬度大于原来各 单一镀膜的硬度和按线性混合率估算值。
金属基复合材料（铝、镁、铜、钛及其合金，等） • 碳炭复合材料
第一章 绪论
(4)复合材料具体有哪些类型？
结构功能复合材料（增强材料：玻璃纤维、碳 纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、晶须、 金属、颗粒）
功能复合材料（光学、电学、磁学、热学、声 学、生物、仿生，等等）
第一章 绪论
1.2 复合材料未来发展新领域 1）多功能，机敏、智敏复合材料 2）纳米复合材料 3）仿生复合材料
第二章 材合材料的结构类型及其典型结构的特点 1、复合材料的结构类型
复合材料主要由基体、增强体或功能体等共同组成。 由于他们在复合体中的性质、形态和分布状态不尽相同，因此根 据不同的性质或形态，他们可形成多种不同结构类型的复合材料。
基体通常是三维连续的物质，也就是将不同组分相形 成整体材料的物质。
复合材料原理
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南京工业大学
Nanjing University of Technology
明德 厚学 沉毅 笃行
《材料复合原理》
陆春华
E-mail:chhlu2019hotmail Tel: 13951739343
复合效应本质上是组分A、B的性能，及两 者间形成的界面性能，相互作用、相互补充， 使得复合材料在其组分材料性能的基础上产生 线性和非线性的特性。
复合材料结构 分类
复合材料结构分类
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的一种新型材料。
复合材料结构是指复合材料中各种材料的组合方式和排列方式。
根据不同的组合方式和排列方式，复合材料结构可以分为层板结构、
纤维增强结构和颗粒增强结构三种类型。
层板结构是指由两层或多层材料按照一定的顺序和方式组合而成的结构。
其中，每一层材料都可以是不同的材料，如玻璃纤维、碳纤维、
芳纶纤维等，也可以是同种材料的不同形式，如不同厚度的玻璃纤维布。
层板结构的优点是结构简单，易于制造，同时也具有较高的强度
和刚度。
常见的层板结构应用于飞机、汽车、船舶等领域。
纤维增强结构是指在基体材料中加入纤维材料，使其具有更高的强度
和刚度。
纤维增强结构的优点是具有较高的强度和刚度，同时也具有
较好的耐疲劳性能和抗冲击性能。
常见的纤维增强结构应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
颗粒增强结构是指在基体材料中加入颗粒材料，使其具有更高的强度
和刚度。
颗粒增强结构的优点是具有较高的强度和刚度，同时也具有
较好的耐磨性能和耐腐蚀性能。
常见的颗粒增强结构应用于机械制造、建筑材料等领域。
综上所述，复合材料结构可以分为层板结构、纤维增强结构和颗粒增强结构三种类型。
不同的结构类型具有不同的优点和适用范围，可以根据具体的应用需求进行选择。
复合材料结构修理常用方法
复合材料结构修理常用方法1. 引言复合材料在航空、汽车、船舶等领域得到越来越广泛的应用，其优异的力学性能和低密度使得复合材料结构成为一些特殊领域的选择。
因为其特点，复合材料在受损后进行修理时需要特殊的考虑。
本文主要讨论在航空领域中的复合材料结构常见的修理方法。
2. 损伤评估和表征在进行复合材料结构修理之前，必须先进行损伤评估和表征。
在损伤表征中，要了解受损部位的尺寸、形状、深度、类型以及受损的程度等信息。
对于损伤的类型，包括裂纹、孔洞、烧穿等，需要进一步分析其性质和影响，以便确定后续修复方案。
3. 常见的修理方法3.1 外补丁法外补丁法是一种在结构中增加补丁的方法。
其主要步骤包括往受损区域周围贴上预制的复合材料片，使用胶水固定住，然后进行碳化处理，接着进行表层处理以及终端加工。
这种方法的优势在于处理时会对整个结构有较小的影响，同时成本和维护工作也较少。
但是在一些情况下，使用外补丁法可能会对结构的流线性产生一定的影响。
3.2 内补丁法内补丁法是一种在复合材料结构内部添加补丁的方法。
首先将受损区域周围挖去一定量的复合材料，并将补丁塞入然后对其进行胶接和热处理。
这种方法需要在深度困难区域内施工，因此通常需要使用专业设备。
在对结构产生影响时，内补丁法表现良好。
3.3 局部替换法局部替换法是一种把受损的结构部件替换为新的构件的方法。
这种方法会更改结构的刚度、质量等结构特征，也会对结构强度产生影响。
通常，该方法仅在不得不对结构进行深刻改变的情况下使用。
3.4 补丁替换法补丁替换法是一种将已损害的叶子或层替换为新的部件的方法。
这种方法通常会影响到结构的刚度，需要对结构进行重新设计。
4. 结论复合材料结构因其特性而得到广泛应用，对其损伤进行的修复需要考虑到结构的几何形状以及其深度和损伤类型。
本文介绍了外补丁法、内补丁法、局部替换法和补丁替换法等常见的修理方法，但根据具体情况仍然需要进行选择和评估。
在选择一种修理方法时，需考虑到其对结构特性的影响，既要保证了结构损伤得到有效修复，又不会对结构力学性能产生负面影响。
民用航空复合材料竞赛题及答案
1.碳纤维属于：( )A半导体材料，它的导电性比金属低得多B导电材料，它的导电性比金属高得多C不导电材料D金属材料2.在复合材料结构修理的固化过程中，固化温度：( )A是用温度计测的温度B 必须是通过热电偶测得的温度C是用手感觉到的温度D是用体温计测得的温度3.下列四种说法那种正确：( )A在复合材料结构中，纤维的拉伸强度和弹性模量均很高B在复合材料结构中，基体纤维（例如，树脂）的拉伸强度比纤维的拉伸强度高C复合材料的比强度比铝合金的比强度低D复合材料的比模量比铝合金的比模量低4.下列四种说法那种正确：( )A复合材料不具有可设计性B复合材料减振性能好C复合材料破损安全性差D复合材料是一种韧性材料5.碳纤维/聚酯树脂复合材料的疲劳极限可达到拉伸强度的：( )A90% B 10-20% C70-80% D40-50%6.下列四种说法那种正确：( )A在复合材料结构修理时，可以从冰箱中拿出预浸料马上打开包装纸使用B在复合材料结构修理中，可用玻璃纤维预浸料修理KEVLAR纤维铺层C 预浸料可以用作复合材料结构的湿铺层修理D 在复合材料结构修理中，可以使用超过贮存期的预浸料7.下列四种说法那种正确：( )A检查复合材料结构损伤的唯一方法是用金属铃声法B对飞机操纵面进行修理时，不需要进行平衡检查C在复合材料铺层修理的固化过程中，应使用尽可能快的温升率D完成复合材料结构铺层修理后，通常采用无损探伤方法检查修理区是否存在空隙或脱胶现象8.下列四种说法那种正确：( )A民用飞机的机身蒙披采用蜂窝结构B玻璃纤维复合材料可制作雷达罩或无线电天线罩C玻璃纤维复合材料对雷达有很强的屏蔽作用D目前大型民用飞机的主要承力结构采用复合材料结构9.在复合材料结构铺层修理中，在修理区表面至少几层附加铺层：( )A 4层B 3层C 2层D 1层10.下列四种说法那种正确：( )A民用飞机的雷达罩应用铝合金制造B芳伦纤维复合材料不能用于制作雷达罩C玻璃纤维复合材料可以制作雷达罩D碳纤维复合材料可以制作雷达罩11.下列四种说法那种正确：( )A 胶粘剂老化不会使蜂窝夹心结构面板与夹心之间产生脱胶B蜂窝夹心结构长期处在声振环境中，面板与夹心之间可能产生脱胶损伤C蜂窝夹心结构承受弯曲作用，蜂窝夹心不会压瘪D蜂窝结构的面板在交变载荷作用下，不会产生疲劳裂纹损伤12.材料的弹性模量E表示什么？( )A 材料发生单位弹性应变时所需要的应力。
复合材料1
一．概论现代复合材料是材料历史中合成材料时期的产物，所说的现代复合材料不包括天然复合材料和许多历史遗迹中所发现的所谓早期复合材料。
学术界开始使用“复合材料”（composite materials）一词大约是在20世纪40年代，当时出现了玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂，开辟了现代复合材料的新纪元。
20世纪60年代开始，陆续开发出多种高性能纤维。
20世纪80年代后，由于各类作为复合材料基体的材料的使用和改进，使现代复合材料的发展达到了更高水平，即进入了高性能复合材料的发展阶段。
1.1复合材料发展史复合材料的历史一般可分为两个阶段：早期复合材料和现代复合材料。
这里不包括具有复合材料特征的天然物质（如树木、骨骼、贝壳和海带等）。
早期复合材料的历史较长，很多实例表现与现存的历史遗迹中，如:（1）中国西安半坡村原始人遗址中发现用草拌泥作墙体和地面，即以天然纤维材料-草-作为黏土的增强剂，用来阻止黏土的干裂和剥落，提高墙体和地面耐受侵蚀的能力，增强了黏土的实用性能，这可以算作纤维复合材料的渊源；（2）中国春秋战国时期（距今约2500年），用含锡量较低的青铜作剑身，采用两次浇注技术。
另外，在其刃部复合一层含锡量较高的青铜，并在锡青铜表面涂覆一层硫化铜（含铬和镍）制成花纹，使其内柔外刚，刚柔相济，作为其代表的著名的越王勾践剑，1965年在湖北江陵楚墓出土时，仍然光可鉴人，锋利异常，被誉为“永不生锈的青铜剑”。
它可看成最早的包层金属复合材料；（3）古埃及文明时代，木材复合材料已有所应用，人们利用紫檀木贴在普通木材上进行表面装饰，到了工业革命以后，欧、美等国家发明了薄片加工机械和各种锯，并与粘接剂技术结合，才演变到胶合板和装饰板的工业生产，这是叠层复合材料的前身；（4）公元前，埃及人建造了闻名于世的金字塔，当时采用了砂石和火山灰制成的混凝土。
古印度人用细砂和虫胶制作磨刀石，是现代砂轮的前身，两者均可看成是颗粒增强复合材料的例子。
复合材料—复合材料的修复(航空材料)
(3) 热黏结修理 在这种修理中，首先清除已破坏铺层，将新的修补层用共固化修补，以得到一个
气动埋头修理。 优点：具有恢复原有形状及保持光滑气动外形的能力，可以剪裁成任意尺寸、任意蒙 皮厚度和纤维方向； 缺点：环氧树脂体需要冷藏，许多情况下固化需要热源和压力源。
2. 修理的方法
➢ 热修补 ➢ 用湿法完成先进复合材料结构的热黏合修理时温度为93-110℃，121℃或177
复ห้องสมุดไป่ตู้材料的修复
复合材料的修复
1. 修理的类型
➢（1）螺接修理 将预固化复合材料补片或铝补片铆接或螺接在破损区的这种用紧固件连接修理的方法
称为螺接修理。 优点：可以快速作临时性的修理； 缺点：有时候找不到通向部件或层合板后面的通道，不能使受压部位回复到修理钱的强 度。 ➢（2）冷黏结 将预固化的补片粘结在破损的表面的修理方法称为冷粘结修理。 优点：在正确的条件下，它可作为一种非常快捷的永久性修理； 缺点：需要手头有足够数量的一定厚度、一定铺层方向、一定直径和形状的补片，切不 能用于大面积的修理。
℃也可接受。结构维修手册为每个部件提供了修理数据，并规定了应用范围以 及最大尺寸。 ➢ 常用的维修工具：电热毯，电炉或者热压罐。 ➢ 冷修补 ➢ 使用湿法铺层材料的冷修补是在室温到66 ℃下进行的。为了加速树脂的固化时 间，允许使用电热毯、加热灯或者热空气烘箱。
复合材料结构的修理1
(2)如图9.3-3所示的那样均匀地斜坡打磨清除 损伤后的周围区域。打磨时要满足相邻层轮廓线 之间的距离要求。对于非气动敏感区，也可采用 图9.3-4所示的阶梯打磨方式。但要注意打磨时不 要损伤或暴露各层的纤维丝，否则会降低构件的 结构强度。
T
(3)使用150号或更细的砂纸打磨损伤区切割 边缘。 湿铺层1in； 处表面上的漆层和导电层 预浸料0.5in 打磨时，不要暴露或损伤表面纤维。 注意：绝对不能用清除剂清除涂层。
三、清除损伤 切割损伤时，应使用导向装置。切除损伤面 板后要修整边缘，切口形状应为带圆角的矩形、 圆形或呈椭圆形。要注意切除损伤时不要弄坏末 损伤的铺层、夹芯和周围材料。 当夹芯也有损伤时，按与面板切口相同形状 切除损伤夹芯。切除的夹芯必须超过目视损伤范 围至少0.5in。切除夹芯时，要避免弄坏对面未损 伤的面板。 对于厚度大于1in的芯，可以部分地切除夹芯， 但必须确保有损伤的夹芯能被完全切除。
2.纤维织品 纤维织品 (纤维织物和纤维单向带)是湿铺层 修理的铺层材料。湿铺层修理是采用纤维织品浸 涂树脂进行的铺层修理。 图9.2-1给出了纤维织物的试样。 表9.2-3各种常见的修理用纤维织品。 从表中可看出，可以用规定类别的玻璃纤维 织品修理Kevlar铺层，但不能用它修理碳纤维铺 层。损伤的碳纤维铺层只能用碳纤维修理。
2.热修理
2500F固化修理 热修理可分为: 3500F固化修理 2000F或3000F湿铺层固化修理 热修理一般用在部件或构件的特定区域。 注意：2500F固化修理不能用在3500F固化材 料制作的构件上。在复合材料结构修理中，修理 材料应与固化温度相适应。 例如，350 0F固化修理材料，不能在250 0F温 度下固化，不得用在250 0 F固化修理上;同样， 2500F固化材料也不能用在3500F固化修理上。
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– 同一复合材料构件中只含有一种增强材料的 复合材料，称为单一复合材料。单一复合材 料无需特别说明。
• 混杂复合材料(Hybrid Composites）
– 同一复合材料构件中含有两种或两种以上的 纤维混合或不同纤维的铺层混合构成的复合 材料称为混杂复合材料。混杂复合材料需注 明由哪几种增强材料混杂。
按基体类型分类
• 非金属基复合材料：分别以树脂、陶瓷材 料、碳等为基体构成的复合材料。
• 金属基复合材料（MMC）：以金属为基体 构成的复合材料，如铝基复合材料、钛基 复合材料和铜基复合材料等。
按增强材料的几何形状分类
• 长纤维（连续）增强复合材料 • 短纤维增强复合材料 • 颗粒增强复合材料
按同一复合材料构件中含有增强材 料种类的数量分类
（3） 复材夹芯结构特性
(1) 具有比常规金属结构更高的比强度； (2) 蜂窝夹芯结构与厚度等于上、下面板厚度
之和的平板相比，更高的抗弯刚度； (3) 蜂窝夹芯结构具有较好的隔热和隔音性
能； (4) 具有较强的抗震、抗冲击和耐声疲劳性
能。
（4） 夹芯结构的应用
• 飞机复合材料结构件大多数都采用蜂窝夹 心结构：
层合板构造示意图
层合板原材料
• 湿铺层(Wet Lay up) ：
– 纤维布。 – 铺层树脂。不同固化温度对应不同的铺层树
脂。
• 或者，预浸料：
– 单向带。或者 – 纤维布
波音层压板常用原材料
（2） 单层板
• 层合板中的任一铺层称为单层板，它是层 合板的基本结构单元。单层板固化后的厚 度一般约为0.1～0.3 mm。
铺层材料
• 铺层材料决定于层合板的载荷大小、载荷 类型、使用环境等。
• 各铺层材料可以是同一种材料，也可能包 含几种材料（即混合铺层Hybrid Composites）。
混合铺层
Hybrid Composites
• 混合铺层目的是以一种纤维的优点弥补另外一种 纤维的弱点，从而得到综合性能较好的材料。例 如：碳纤维和芳纶纤维的热膨胀系数基本相同。 这两种纤维组成的混杂复合材料内应力很小，可 忽略不计。对于强度、刚度要求较高，又有抗冲 击性能要求的结构，可采用碳纤维铺层(抗冲击性 能较差) 中混杂芳纶纤维铺层(韧性较好，抗冲击 性能高) ，可以弥补碳纤维较脆的弱点，从而提高 抗冲击性能。另外，这种混杂复合材料还具有重 量轻的优点 。
– 雷达罩 – 客舱地板 – 各类装饰面板 – 各类整流罩 – 操纵舵面 – 梁腹板 – 。。。
2.4.3 复合材料结构种类
1. 按增强纤维类型分类 2. 按基体类型分类 3. 按增强材料的几何形状分类 4. 按同一复合材料构件中含有增强材料种类
的数量分类
按增强纤维类型分类
• 碳纤维复合材料(CFRP) • 芳纶纤维复合材料(AFRP) • 玻璃纤维复合材料(GFRP) • 硼纤维复合材料(BFRP) • 陶瓷纤维复合材料
一般层合板
• 对称层合板和反对称层合板以外的层合板 称为一般层合板。
2.4 飞机复合材料结构类型
2.4.2 复合材料夹芯结构
（1） 夹芯结构构造特点
• 复合材料夹芯结构是由复合材料层合面板 与芯材，通过胶膜(film adhesive)或者用胶 黏剂（Paste adhesives），在一定温度和 压力环境下固化粘结而成的复合材料结 构。
• 铺设顺序通常以紧贴模具型面（tool side) 的铺层作为第一铺层，然后由贴模面向外 依次计数。
737NG 副翼蒙皮铺层角和铺层顺序
（5）层合板的种类
（1）对称层合板 （2）均衡层合板 （3）均衡对称层合Biblioteka （4）反对称层合板 （5）一般层合板
对称层合板
• 层合板内中面两侧对应位置的铺层材料相 同、铺层角相等的层合板，称为对称层合 板，如[0/902/0]铺层的层合板。
（3）层合板参数
• 铺层数 • 铺层材料 • 铺层取向 • 铺设顺序
铺层数
• 指层合板所含单向带或者纤维布的总层 数。
• 层合板结构承载的大小主要取决于层合板 铺层数：载荷愈大，需要的铺层数就愈 多。
• 复合材料层合板结构的铺层数少则有两 层，多的则有上千层。例如：波音787机翼 梁的铺层数就达到上千层。
均衡层合板
• 铺层的材料相同，铺层角相反（为+θ和－ θ）且铺层数相等的层合板，称为均衡层 合板，如[+452 /－452 ]铺层的层合板
均衡对称层合板
• 既均衡又对称的层合板称为均衡对称层合 板
反对称层合板
• 层合板内中面两侧对应位置的两个铺层材 料，但铺层角相反的层合板，称为反对称 层合板，如[0/45/－45/0]铺层的层合板。
2.4 飞机复合材料结构类型
2.4.1 层合板结构
（1）层合板构造特点
• 层合板是由纤维布涂覆湿铺层树脂，或者 直接采用单向带或者纤维布预浸料，按照 一定的铺层角和铺层顺序铺叠后，在一定 温度和压力环境下，经过彻底固化形成的 复合材料板。
• 层合板亦称为层压板(laminate)、实心层压 板(solid laminate)或者整体层压板 (monolithic laminate)。
夹芯结构基本组成部分
• 面板（层合板） • 芯材 • 胶膜，或者胶粘剂
蜂窝夹芯结构图
（2） 常见芯材材料
• 蜂窝芯
– 复材结构主要芯材类型
• 泡沫芯 • 波纹板芯
泡沫芯
• 泡沫芯是用泡沫塑料 (又称多孔塑料)制成 的。飞机上最常用的泡沫塑料是硬质聚氨 酯泡沫塑料。这种泡沫塑料具有重量轻、 强度高、导热系数低、耐油、耐低温、防 振和隔音等优点；并且还具有与多种材料 粘接性良好和能够现场发泡制造的特点， 便于填充形状复杂的构件。
铺层取向
• 纤维布或者单向带在铺层时的放置方向， 称为铺层取向(Ply Orientation)。
• 铺层取向用铺层角来表达。铺层纤维布或 者单向带的经向与层合板构件纵向（基准 坐标X）之间的夹角，称为铺层角。
铺层角示意图
铺设顺序
• 铺设顺序(Ply Stacking Sequence)表示制作 复合材料层合板构件时铺层铺设的先后顺 序。