本發(fā)明涉及飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

壓損是指型材、加筋板等組合元件因局部失穩(wěn)而導(dǎo)致的破壞現(xiàn)象。當(dāng)薄壁剖面型材的長度較短時(shí)(長度與回轉(zhuǎn)半徑比L`/ρ小于20)，剖面發(fā)生局部失穩(wěn)后，型材還能承受較大的載荷，直到發(fā)生破壞(折皺、斷裂)時(shí)，剖面的軸線仍保持直線。這種破壞模式被稱為壓損，其對應(yīng)的破壞應(yīng)力稱為壓損強(qiáng)度σ_f。

在初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)師們不可能對層壓板大量預(yù)選的鋪層情況和寬厚比b/t進(jìn)行復(fù)雜而冗長的非線性分析計(jì)算，所以，較好的辦法是采用試驗(yàn)研究總結(jié)出的、半經(jīng)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和曲線對壓損強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)估。

目前可采用的大多數(shù)屈曲分析計(jì)算程序都是根據(jù)線彈性理論編制的，沒有考慮橫向剪切效應(yīng)和材料非線性的影響。一般計(jì)算分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果相比存在較大計(jì)算誤差，難于滿足工程需要。

濕熱環(huán)境對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響比對金屬力學(xué)性能影響嚴(yán)重。一般來說，濕熱環(huán)境都將降低復(fù)合材料構(gòu)件的失穩(wěn)臨界載荷。目前還沒有成熟的分析方法確定濕熱環(huán)境對屈曲載荷的影響。

因此，希望有一種技術(shù)方案來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種整體油箱溫度場分析方法來克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)的中的至少一個(gè)上述缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法，所述復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法包括如下步驟：

步驟1：通過積木式試驗(yàn)元件級試驗(yàn)獲取復(fù)合材料沖擊后壓縮強(qiáng)度設(shè)計(jì)許用值具有影響的工藝批次影響因子；

步驟2：通過積木式試驗(yàn)細(xì)節(jié)件級試驗(yàn)階段獲取濕熱環(huán)境影響因子和復(fù)合材料壓損強(qiáng)度基本值；

步驟3：通過公式以及步驟1及步驟2中獲得的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值。

優(yōu)選地，所述步驟1具體為：工藝批次影響因子C_BB取自無孔板壓縮試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)件尺寸為12mm×144mm，采取B基準(zhǔn)值簡化采樣試驗(yàn)矩陣形式，試驗(yàn)件共采用3個(gè)批次預(yù)浸料、2個(gè)固化循環(huán)，共18個(gè)試驗(yàn)件；在濕熱環(huán)境、幾何參數(shù)、鋪層順序等條件完全相同情況下，工藝批次影響因子C_BB用如下公式表示：

其中，σ_{B基準(zhǔn)值/RTD}代表室溫干態(tài)狀態(tài)3個(gè)批次，2個(gè)固化工藝的B基準(zhǔn)值；σ_平均/RTD代表室溫干態(tài)狀態(tài)的平均失效應(yīng)變。

優(yōu)選地，所述步驟3中的獲得濕熱環(huán)境影響因子方法為：

制造同一材料批次、同一固化工藝的室溫干態(tài)和高溫濕態(tài)的試驗(yàn)件各6件，另外制造5個(gè)伴隨試驗(yàn)件用于標(biāo)定高溫濕態(tài)試驗(yàn)件是否達(dá)到濕熱平衡狀態(tài)，當(dāng)每個(gè)伴隨試驗(yàn)件每7天測量重量差小于0.01％時(shí)，濕熱達(dá)到平衡，開始在環(huán)境箱中對高溫濕態(tài)的試驗(yàn)件進(jìn)行高溫濕態(tài)試驗(yàn)并對室溫干態(tài)的試驗(yàn)件進(jìn)行室溫干態(tài)試驗(yàn)，用于得到濕熱環(huán)境影響因子C_EN：

C_EN＝S_ETW/S_RTD

S_ETW代表高溫濕態(tài)平均失效應(yīng)變；

S_RTD代表室溫干態(tài)平均失效應(yīng)變。

優(yōu)選地，所述步驟3中的獲得復(fù)合材料壓損強(qiáng)度基本值為：將試驗(yàn)件b/t取5至17之間，試驗(yàn)件長寬比a/b為4，每組不同b/t試驗(yàn)件各3個(gè)；通過壓損試驗(yàn)獲取每個(gè)試驗(yàn)件的壓損強(qiáng)度基本值S_RTD，繪制壓損設(shè)計(jì)許用值時(shí)使用S_RTD平均值，該；其中，

b/t為試驗(yàn)件寬厚比。

優(yōu)選地，所述步驟3中的公式為：S_CR＝S_RTD×C_BB×C_EN；其中，C_BB為工藝批次影響因子；C_EN為濕熱環(huán)境影響因子；S_RTD為壓損強(qiáng)度基本值。

本申請的復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法能夠解決長久以來僅靠理論計(jì)算分析獲取壓損強(qiáng)度準(zhǔn)確性低、可靠性差的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。通過分級試驗(yàn)分別獲得工藝批次影響因子和濕熱環(huán)境影響因子，為獲得復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值提供一種先進(jìn)的試驗(yàn)研究方法。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行更加詳細(xì)的描述。在附圖中，自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。

圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法的流程示意圖。

如圖1所示的復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法包括如下步驟：

步驟1：通過積木式試驗(yàn)元件級試驗(yàn)獲取復(fù)合材料沖擊后壓縮強(qiáng)度設(shè)計(jì)許用值具有影響的工藝批次影響因子；

步驟2：通過積木式試驗(yàn)細(xì)節(jié)件級試驗(yàn)階段獲取濕熱環(huán)境影響因子和復(fù)合材料壓損強(qiáng)度基本值；

步驟3：通過公式以及步驟1及步驟2中獲得的數(shù)據(jù)，計(jì)算得到復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值。

本申請的復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值試驗(yàn)方法能夠解決長久以來僅靠理論計(jì)算分析獲取壓損強(qiáng)度準(zhǔn)確性低、可靠性差的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。通過分級試驗(yàn)分別獲得工藝批次影響因子和濕熱環(huán)境影響因子，為獲得復(fù)合材料壓損設(shè)計(jì)許用值提供一種先進(jìn)的試驗(yàn)研究方法。

在本實(shí)施例中，步驟1具體為：工藝批次影響因子C_BB取自無孔板壓縮試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)件尺寸為12mm×144mm，采取B基準(zhǔn)值簡化采樣試驗(yàn)矩陣形式，試驗(yàn)件共采用3個(gè)批次預(yù)浸料、2個(gè)固化循環(huán)，共18個(gè)試驗(yàn)件；在濕熱環(huán)境、幾何參數(shù)、鋪層順序等條件完全相同情況下，工藝批次影響因子C_BB用如下公式表示：

其中，σ_{B基準(zhǔn)值/RTD}代表室溫干態(tài)狀態(tài)3個(gè)批次，2個(gè)固化工藝的B基準(zhǔn)值；σ_平均/RTD代表室溫干態(tài)狀態(tài)的平均失效應(yīng)變。

在本實(shí)施例中，步驟3中的獲得濕熱環(huán)境影響因子方法為：制造同一材料批次、同一固化工藝的室溫干態(tài)和高溫濕態(tài)的試驗(yàn)件各6件，另外制造5個(gè)伴隨試驗(yàn)件用于標(biāo)定高溫濕態(tài)試驗(yàn)件是否達(dá)到濕熱平衡狀態(tài)(伴隨試驗(yàn)件與試驗(yàn)件同時(shí)放入環(huán)境箱，待伴隨試驗(yàn)件達(dá)到濕熱平衡后開始試驗(yàn))，當(dāng)每個(gè)伴隨試驗(yàn)件每7天測量重量差小于0.01％時(shí)，濕熱達(dá)到平衡，開始在環(huán)境箱中對高溫濕態(tài)的試驗(yàn)件進(jìn)行高溫濕態(tài)試驗(yàn)并對室溫干態(tài)的試驗(yàn)件進(jìn)行室溫干態(tài)試驗(yàn)(可以理解的是，室溫干態(tài)試驗(yàn)與高溫濕態(tài)試驗(yàn)為相互獨(dú)立的試驗(yàn)，并無試驗(yàn)先后順序)，用于得到濕熱環(huán)境影響因子C_EN：

C_EN＝S_ETW/S_RTD；其中，

S_ETW代表高溫濕態(tài)平均失效應(yīng)變；

S_RTD代表室溫干態(tài)平均失效應(yīng)變。

在本實(shí)施例中，步驟3中的獲得復(fù)合材料壓損強(qiáng)度基本值為：

將試驗(yàn)件b/t取5至17之間(5至17代表寬度b與厚度t的比值)，試驗(yàn)件長寬比a/b為4，每組不同b/t試驗(yàn)件各3個(gè)；壓損強(qiáng)度是b/t的函數(shù)。通過壓損試驗(yàn)獲取每個(gè)試驗(yàn)件的壓損強(qiáng)度基本值S_RTD，繪制壓損設(shè)計(jì)許用值時(shí)使用S_RTD平均值，該；其中，

b/t為試驗(yàn)件寬厚比。

在本實(shí)施例中，所述步驟3中的公式為：S_CR＝S_RTD×C_BB×C_EN；其中，

C_BB為工藝批次影響因子；C_EN為濕熱環(huán)境影響因子；SRTD為壓損強(qiáng)度基本值。

可以理解的是，在本實(shí)施例中，B基準(zhǔn)簡化采樣試驗(yàn)矩陣為現(xiàn)有技術(shù)，B基準(zhǔn)值為現(xiàn)有技術(shù)所能夠得到的值，可用正態(tài)分布方法獲得。平均失效應(yīng)變?yōu)樵囼?yàn)獲得。

可以理解的是，σ_ETW與σ_RTD通過試驗(yàn)獲得。

最后需要指出的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制。盡管參照前述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。