復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷

第1章 引言

本書的主要內(nèi)容

定義

先進(jìn)復(fù)合材料

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)類型的范圍

航空航天應(yīng)用

民用基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用

海洋領(lǐng)域應(yīng)用

陸上交通應(yīng)用

其他應(yīng)用

以損傷環(huán)境為重點(diǎn)的設(shè)計要求

第2章 損傷與缺陷的描述

引言

缺陷類型

描述

缺陷類型的分類

缺陷的產(chǎn)生

缺陷尺寸

缺陷位置

缺陷類型的一般化

結(jié)論

附錄A缺陷類型的描述

第3章 不合格檢測

引言

NDI方法

目視檢查

聲學(xué)法

超聲法

熱影像法

干涉法

射線照相法

微波法

材料性能變化

原位法

無損檢測（NDI）方法的應(yīng)用

NDI選擇過程

無損檢測人員

重要要求

第4章 失效機(jī)理

引言

失效模式與機(jī)理

基本失效模式

復(fù)雜失效模式

失效機(jī)理

結(jié)論

第5章 完整性損失

引言

定義

一般缺陷類型

重大結(jié)構(gòu)缺陷

一般性描述

缺陷的臨界性

基體裂紋（層內(nèi)）

分層（層間基體開裂）

纖維斷裂和孔洞

總結(jié)

第6章 復(fù)原和修補(bǔ)

引言

維修方法的選擇

維修準(zhǔn)則

通用維修設(shè)計

填充/密封維修方案

填充/雙疊補(bǔ)片修補(bǔ)方案

嵌入式齊平補(bǔ)片修補(bǔ)方案

栓接補(bǔ)片修補(bǔ)方案

基體開裂

分層

孔洞與纖維斷裂

低強(qiáng)度退化孔

中等強(qiáng)度退化孔

孔的完全結(jié)構(gòu)維修

損傷去除和表面處理

去除損傷

除濕

表面處理

粘附體處理（表面修整）

維修方案制定與實施

固化工藝

維修后檢驗

總結(jié)

參考文獻(xiàn)2100433B

《復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷》致力于提供有關(guān)先進(jìn)復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷的詳細(xì)描述。在過去50年中，關(guān)于先進(jìn)復(fù)合材料缺陷與損傷的研究在各種報告和文章中均有討論。20世紀(jì)70年代至90年代期間的大部分研究工作相對于今天對復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的技術(shù)理解來說并沒有失去相關(guān)性。事實上，目前在復(fù)合材料缺陷和損傷領(lǐng)域的工作僅證實了早期的相關(guān)研究和成果是相關(guān)的和適用的。

《復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷》將過去幾十年關(guān)于復(fù)合材料缺陷與損傷方面的信息、數(shù)據(jù)和知識進(jìn)行了全面的總結(jié)，并將作者本人在職期間對于復(fù)合材料機(jī)身的維護(hù)和修理經(jīng)驗增加到《復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷》中，從結(jié)構(gòu)完整性角度研究損傷的危害性，并探討了損傷識別的相關(guān)性，以及如何修復(fù)缺陷和損傷。

《復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷》第1章概述了復(fù)合材料的一般應(yīng)用情況以及復(fù)合材料缺陷與損傷的基本定義；第2章對復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的缺陷與損傷類型進(jìn)行描述，根據(jù)尺寸、產(chǎn)生情況和位置等因素對缺陷與損傷進(jìn)行分類，對缺陷與損傷的類型進(jìn)行概括；第3章介紹不同類型的無損檢測（NDI）方法，這些NDI方法可以用于發(fā)現(xiàn)和識別缺陷與損傷，提供不同層次的細(xì)節(jié)和描述；第4章回顧復(fù)合材料缺陷的基本失效模式和機(jī)理，確定應(yīng)力狀態(tài)對具有缺陷的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)（第5章）的影響；第5章確定造成結(jié)構(gòu)完整性缺失的一般缺陷類型，如基體開裂、分層和纖維斷裂，并給出相關(guān)建議，以確定影響復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的功能性能的應(yīng)力狀態(tài)和缺陷/損傷嚴(yán)重性；最后，第6章描述用于復(fù)合材料缺陷和損傷修復(fù)的推薦方法。

本項目擬對含缺陷自動鋪絲復(fù)合材料構(gòu)件的損傷失效機(jī)理和承載能力開展研究，針對含間隙、重疊、間隙/重疊、扭曲波紋四種典型纖維鋪放缺陷，開展復(fù)合材料板殼的損傷演化行為的實驗研究；發(fā)展典型缺陷相應(yīng)的損傷斷裂力學(xué)理論，建立適用的損傷分析模型來分析其損傷演變規(guī)律和失效行為；發(fā)展變角度鋪設(shè)、變剛度層合結(jié)構(gòu)的剛度計算理論，提出相應(yīng)的有限元分析方法；針對預(yù)設(shè)不同鋪放缺陷形式的加筋板殼結(jié)構(gòu)，開展其屈曲和后屈曲過程中的損傷失效行為和承載能力研究，為含缺陷自動鋪絲復(fù)合材料構(gòu)件的力學(xué)性能評估提供分析工具。

本書主要介紹先進(jìn)的智能結(jié)構(gòu)損傷診斷理論、方法與應(yīng)用。內(nèi)容包括緒論、結(jié)構(gòu)損傷檢測技術(shù)、結(jié)構(gòu)損傷診斷常用理論及方法、工程結(jié)構(gòu)的損傷診斷、基于知識的結(jié)構(gòu)損傷診斷專家系統(tǒng)、專家系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)損傷診斷中的應(yīng)用等。

自動鋪絲技術(shù)在復(fù)雜大曲率復(fù)合材料構(gòu)件的成型方面表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢，為幾何形狀復(fù)雜的復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的制備提供了極大的靈活性。此外，通過曲線路徑的鋪設(shè)可以制造變剛度層合結(jié)構(gòu)，從而充分利用復(fù)合材料各向異性材料特征，使材料分配更利于結(jié)構(gòu)承載方向。采用自動鋪絲技術(shù)整體制造復(fù)合材料機(jī)身無論從機(jī)身整體性能還是從材料制造技術(shù)層面來看均具有突出的優(yōu)勢，可能成為復(fù)合材料機(jī)身技術(shù)的一種標(biāo)準(zhǔn)。在我國大飛機(jī)工程已全面開展的背景下，發(fā)展和應(yīng)用自動鋪放成型技術(shù)來提高復(fù)合材料制造水平、提高效率和降低成本已是大勢所趨。自動鋪放技術(shù)的最終產(chǎn)品具有力學(xué)的不確定性，而這種力學(xué)性能的不確定性導(dǎo)致了纖維缺陷，含有初始缺陷的產(chǎn)品服役過程中在靜/動載荷作用下?lián)p傷可能會出現(xiàn)擴(kuò)展甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的早期失效。直面時間和成本問題，盡快發(fā)展一套針對此類結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能評估和承載能力預(yù)測的理論方法和數(shù)值計算工具具有重要科學(xué)意義和工程價值。本項研究針對此項重大需求，開展了基于自動鋪絲技術(shù)含工藝缺陷復(fù)合材料構(gòu)件的力學(xué)性能評估和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)損傷演化、破壞機(jī)制和承載能力預(yù)測方面的理論和仿真方法工作，開發(fā)了計算評估軟件，為自動鋪絲工藝技術(shù)的研究和應(yīng)用建立了技術(shù)儲備。 2100433B