[发明专利]复合材料挤压旁路包线通用分析方法

说明书

本发明公开了一种复合材料挤压旁路包线通用分析方法，包括1)建立构型库：对于给定的复合材料进行建立等效模型，2)构建挤压旁路包线的确定方法，3)基于步骤2)进行许用值试验，4)基于步骤3)的结果得到挤压旁路包线，5)基于步骤4)的挤压旁路包线预测复合材料的失效载荷及失效模式。由此，基于结构中最典型的层压板作为基准，试验件构型为基准构型，通过基准实验得到材料批次和工艺变化及测试环境对力学性能的影响，同时结合参数修正实验可以得出较为清楚和保险的挤压旁路包线图，使用本发明的许用值确定方法、系数修正模块及批量数据处理模块能够快速、安全地对同一复合材料的连接强度进行分析，以保证应用了复合材料结构的安全性。

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及复合材料挤压旁路包线通用分析方法。

背景技术

复合材料在飞机结构上进行应用已有几十年的历史，由于复合材料自身重量较小，且具有比传统结构材料更优异的抗疲劳和耐腐蚀性能，其在飞机结构上的应用有效的减轻了飞机整体结构的重量。目前复合材料以更优越的综合性能，成为航空结构中应用最为广泛的材料，确保了飞机的性能和先进性，可以说当前复合材料的用量已成为航空领域最先进的核心技术，成为各国竞相发展的重要领域。

当前和今后一段较长的时期内，航空航天复合材料的发展将呈现以下特点：

1)需求将持续上升，其中通用航空将成为复合材料的主要市场，以B-787/A-380/A-350XWB为代表的新机种对碳纤维复合材料的需求将大幅增长。在未来的10年间，通用飞机可望增加12400架左右，新飞机的复合材料质量占比最高可达54％，航空复合材料将进入新的发展时期。

2)技术不断进步，新技术不断得到开发利用。以低成本为主导的理念对相关技术的创新将产生巨大推动，包括纤维和基体在内的新材料技术、高效自动化整体构件成型技术(AFP和ATL)、数字化成型技术等，各种型号、规格的自动化成型设备不断得到研发，大幅提高生产效率和降低成本。

3)为满足高性能航空航天器的发展，新概念的复合材料技术将不断得到研发，如纳米复合材料技术、高功能和多功能、结构/功能一体化、智能化结构等，将成为复合材料的重要研究内容。

4)可持续发展将倍受重视。如碳纤维复合材料的回收和再利用、新型绿色复合材料的开发和应用等，将会加快研究进程，取得实质性进展。

随着复合材料在航空航天飞行器结构中的广泛应用，复合材料结构在飞行器整体结构中占据着越来越重要的地位。而对复合材料结构进行强度分析无论对飞行器结构设计还是强度校核都十分重要。而合材料的失效模式主要包括：静强度破坏，连接强度破坏及疲劳破坏。其中连接强度破坏又包括：挤压/旁路破坏、螺栓破坏、螺栓拉脱破坏及螺栓剪切-拉伸混合作用破坏。在实际结构中出现何种失效模式取决于载荷状态、紧固件的挤压载荷、层压板的面内旁路载荷及面外载荷、连接构型、连接紧固件的类型、连接站位的几何构型(宽径比、端径比、层压板厚度、紧固件直径、垫片构型、拧紧力矩、划窝深度等)及铺层比例。当载荷状态与构型影响因素耦合之后，复合材料机械连接的设计许用值就不能直接用由试样级试验而得的设计许用值，因为试样级设计许用值是由单一载荷作用下的试验而得。工程上通常用半经验的挤压/旁路包线来评估复合材料机械连接强度。挤压/旁路包线是复合材料机械连接在挤压载荷与旁路载荷联合作用的失效包线。目前国内航空业对于复合材料的应用处于探索阶段，现有服役机型MA60,ARJ21等复合材料使用量均较低。国内各航空设计院所掌握的复合材料的分析方法较为匮乏。

发明内容

为了解决上述问题的一个或多个，本发明提供复合材料挤压旁路包线通用分析方法。

根据本发明的一个方面，提供一种复合材料挤压旁路包线通用分析方法，包括以下步骤：

1)建立构型库：对于给定的复合材料进行建立等效模型，

2)构建挤压旁路包线的确定方法，