飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證教學(xué)文案

飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)(jiégòu)

設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證柴亞南2011年12月29日西安第一頁(yè)，共54頁(yè)。一.復(fù)合材料(fùhécáiliào)及其在航空結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用情況第二頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)合材料定義復(fù)合材料是宏觀尺度上顯現(xiàn)不同成分和形式的幾種材料的混合物。復(fù)合材料的各組分保持原有的特性，即各組分盡管變形一致，但它們彼此完全不溶解或者相互不合并。通常，各組分在物力上能夠被區(qū)別，并且相互之間有界面。通常是有一種制成細(xì)微形狀的材料充分地分散與另一種材料中而組成的，前者稱為分散相（增強(qiáng)相），后者稱為基體相。先進(jìn)復(fù)合材料主要(zhǔyào)指結(jié)構(gòu)性能相當(dāng)或優(yōu)于鋁合金的復(fù)合材料，如用碳纖維、硼纖維、芳綸等高性能增強(qiáng)體與高聚合物構(gòu)成的復(fù)合材料，還包括金屬基、陶瓷基和碳(石墨)基復(fù)合材料以及功能復(fù)合材料。第三頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)合材料(fùhécáiliào)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)性材料比強(qiáng)度、比模量高各向異性，具有可設(shè)計(jì)性耐腐蝕抗疲勞層間強(qiáng)度低（對(duì)聚合物基層壓復(fù)合材料(fùhécáiliào)而言）材料比強(qiáng)度σb/ρ(×106cm)比模量E/ρ(×106cm)材料比強(qiáng)度σb/ρ(×106cm)比模量E/ρ(×106cm)鋼0.130.27高強(qiáng)度碳/環(huán)氧1.031.21鋁0.170.26高模量碳/環(huán)氧0.671.50鈦0.210.25硼/環(huán)氧0.661.0玻璃鋼0.530.21第四頁(yè)，共54頁(yè)。航空結(jié)構(gòu)常用(chánɡyònɡ)的碳纖維聚合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)相構(gòu)型單向(dānxiànɡ)鋪層織物(zhīwù)編織第五頁(yè)，共54頁(yè)。軍用航空結(jié)構(gòu)(jiégòu)應(yīng)用情況第六頁(yè)，共54頁(yè)。民機(jī)結(jié)構(gòu)的發(fā)展動(dòng)力輕結(jié)構(gòu)增加有效載重減少燃油消耗(xiāohào)，減輕環(huán)境污染低成本全壽命成本為衡量指標(biāo)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的核心因素之一民機(jī)技術(shù)追求兩大目標(biāo)（民機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的主要核心）：卓越的運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性—通常用全壽命(shòumìng)成本、載重量和航程來(lái)衡量；環(huán)境性能—其衡量指標(biāo)則是顯著降低燃油消耗、噪聲和綜合環(huán)境影響，同時(shí)提高艙內(nèi)舒適性。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的四大核心技術(shù)：輕結(jié)構(gòu)技術(shù)下一代發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)先進(jìn)空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù)創(chuàng)新制造工藝前提(qiántí)：不降低結(jié)構(gòu)安全性要求！第七頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)合材料在民機(jī)結(jié)構(gòu)上應(yīng)用(yìngyòng)情況（過(guò)去）優(yōu)勢(shì)——天然的輕質(zhì)材料阻礙——結(jié)構(gòu)成本與結(jié)構(gòu)效益(xiàoyì)的平衡第八頁(yè)，共54頁(yè)。A380機(jī)體(jītǐ)結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成22%復(fù)合材料61%鋁合金10%鈦合金與鋼3%Glare2%表面保護(hù)涂層2%其他第九頁(yè)，共54頁(yè)。Boeing787結(jié)構(gòu)(jiégòu)材料構(gòu)成第十頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)合材料(fùhécáiliào)在通用飛機(jī)結(jié)構(gòu)上應(yīng)用情況第十一頁(yè)，共54頁(yè)。國(guó)內(nèi)航空復(fù)合材料(fùhécáiliào)應(yīng)用情況第十二頁(yè)，共54頁(yè)。二.飛機(jī)(fēijī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第十三頁(yè)，共54頁(yè)。一般(yībān)設(shè)計(jì)過(guò)程制造工藝數(shù)據(jù)材料彈性性能復(fù)合材料試驗(yàn)載荷幾何外形層壓板許用值折中研究初步設(shè)計(jì)元件/典型件試驗(yàn)詳細(xì)設(shè)計(jì)全尺寸結(jié)構(gòu)試驗(yàn)設(shè)計(jì)通過(guò)第十四頁(yè)，共54頁(yè)。航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)/驗(yàn)證(yànzhèng)的一般過(guò)程第十五頁(yè)，共54頁(yè)。設(shè)計(jì)(shèjì)考慮——選材力學(xué)性能篩選（包括濕熱環(huán)境的影響）液體敏感性的篩選發(fā)動(dòng)機(jī)燃油液壓油冷卻液發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油除冰液洗滌液。。。。。。第十六頁(yè)，共54頁(yè)。設(shè)計(jì)考慮——一般原則在確定鋪層（層壓板的鋪層順序）和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循某些基本的原則：采用均衡的層壓板，以避免翹曲；采用能產(chǎn)生最小纖維體積含量為55%的制造技術(shù)；在每個(gè)主方向(0°,90°,±45°)最少使用10%的鋪層，以在所有方向提供可接受的最低強(qiáng)度；在任何一個(gè)方向，最多采用四個(gè)連續(xù)的鋪層，以避免從固化溫度下降時(shí)因收縮或因載荷作用而出現(xiàn)劈裂；將±45°層鋪設(shè)在剪切板的外表面，以增加(zēngjiā)對(duì)屈曲的阻抗能力；在孔或缺口周圍區(qū)域避免高度方向性的層壓板，因?yàn)檫@種鋪層情況的應(yīng)力集中系數(shù)相當(dāng)高；第十七頁(yè)，共54頁(yè)。設(shè)計(jì)考慮——一般原則（續(xù)-1）在碳和鋁合金之間加上一層玻璃纖維織物屏蔽層，以防電腐蝕；在需要剔層處，取最少6mm(0.25in)的臺(tái)階長(zhǎng)度逐步遞減，以改善載荷的重分布（剔層設(shè)計(jì)）；只要可能，用一個(gè)連續(xù)的層覆蓋(fùgài)各個(gè)剔層處，以防在鋪層端頭處出現(xiàn)分層；對(duì)機(jī)械緊固件保持足夠邊距孔距，使擠壓強(qiáng)度最大；只要可能，避免用蜂窩來(lái)加勁結(jié)構(gòu)，因?yàn)榉涓C易于讓水分浸入并易受損傷；避免使用會(huì)使纖維排列不佳的制造方法，因?yàn)椴y狀的纖維會(huì)使剛度和壓縮強(qiáng)度下降；第十八頁(yè)，共54頁(yè)。設(shè)計(jì)考慮——一般原則（續(xù)-2）通過(guò)設(shè)計(jì)大的零件或區(qū)段使得連接的數(shù)量最小，因?yàn)檫B接會(huì)降低強(qiáng)度并增大重量與費(fèi)用（結(jié)構(gòu)整體化設(shè)計(jì)）；允許沖擊類型的損傷，這可能隨著危險(xiǎn)度而變化（例如，上部水平表面處于最高危險(xiǎn)度）；盡可能利用材料的非各向同性性質(zhì)（優(yōu)化與剪裁）；確保設(shè)計(jì)中反映了所用制造工藝方法的限制條件；進(jìn)行破壞載荷與破壞模式預(yù)計(jì)，以與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比；使得將會(huì)暴露材料缺口敏感性的特征變?yōu)樽钚』驅(qū)⑵渑懦?；考慮由于環(huán)境出現(xiàn)(chūxiàn)的退化；做好快捷檢測(cè)生產(chǎn)缺陷的準(zhǔn)備（可達(dá)性設(shè)計(jì)）；設(shè)計(jì)中考慮到修理問(wèn)題（可維修性設(shè)計(jì)）；預(yù)計(jì)面外載荷并通過(guò)設(shè)計(jì)使其為最??；計(jì)算強(qiáng)度時(shí)考慮到固化后層壓板內(nèi)的殘余應(yīng)力。第十九頁(yè)，共54頁(yè)。飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)失效（破壞）模式(móshì)壁板屈曲（穩(wěn)定性）層壓板子層屈曲螺栓連接破壞（擠壓或靜截面拉伸破壞等）層壓板拉伸/壓縮/剪切（應(yīng)力集中）分層和界面脫膠蒙皮/芯子脫膠（夾層結(jié)構(gòu)）沖擊凹痕/穿透第二十頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)思想（相對(duì)保守）高溫與飽和吸濕環(huán)境條件組合在一起得到許用值；耐久性要求(yāoqiú)——兩倍壽命損傷/缺陷不擴(kuò)展；損傷容限要求(yāoqiú)——兩倍維修間隔內(nèi)損傷/缺陷不擴(kuò)展，并有足夠的剩余強(qiáng)度；根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)限制許用應(yīng)變，以滿足損傷/缺陷不擴(kuò)展要求(yāoqiú)。第二十一頁(yè)，共54頁(yè)。設(shè)計(jì)許用值思想壁板屈曲和子層屈曲——用分析工具(gōngjù)處理，不要求許用強(qiáng)度輸入；螺栓連接破壞——采用半經(jīng)驗(yàn)分析工具(gōngjù)，以及相關(guān)的層壓板級(jí)設(shè)計(jì)許用值；分層——被實(shí)心層壓板沖擊凹痕/穿透的許用應(yīng)變限制所覆蓋；對(duì)于沖擊損傷復(fù)合材料，靜力下預(yù)測(cè)的破壞應(yīng)變與疲勞載荷下響應(yīng)之間的關(guān)系已經(jīng)得到了證明；蒙皮/芯子脫膠——專門確定沖擊凹痕/穿透的許用應(yīng)變限制點(diǎn)；在最近的計(jì)劃中，以開孔試樣強(qiáng)度試驗(yàn)為基礎(chǔ)的許用強(qiáng)度還被用來(lái)說(shuō)明層壓板拉伸/壓縮/剪切破壞、局部的自由邊開裂/損傷、以及其他已經(jīng)存在的或損傷引起的應(yīng)力集中一般(yībān)，材料許用值只用于點(diǎn)設(shè)計(jì)。第二十二頁(yè)，共54頁(yè)。飛機(jī)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)要點(diǎn)蒙皮設(shè)計(jì)——根據(jù)剛度、強(qiáng)度、屈曲(qūqǔ)、損傷容限以及修理許用值沖擊后壓縮（CAI）、開孔拉/壓、充填孔拉/壓連接設(shè)計(jì)——根據(jù)擠壓/旁路、粘接強(qiáng)度、元件試驗(yàn)與損傷容限剪切腹板設(shè)計(jì)——根據(jù)剪切強(qiáng)度、損傷容限、修理許用值、屈曲(qūqǔ)第二十三頁(yè)，共54頁(yè)。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)-材料工藝-制造/裝配一體化的理念，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)該(yīnggāi)充分利用復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)避短。買得起整體化自動(dòng)化第二十四頁(yè)，共54頁(yè)。3.復(fù)合材料(fùhécáiliào)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則（工程）第二十五頁(yè)，共54頁(yè)。層壓板——鋪層比例對(duì)于單軸結(jié)構(gòu)(jiégòu)0°：50%~60%±45°：30%~40%90°：10%左右對(duì)于承受剪切載荷的結(jié)構(gòu)(jiégòu)，大約10/80/100°：10%~30%±45°：60%~80%90°：10%左右對(duì)于承受不同載荷方向的結(jié)構(gòu)(jiégòu)，大約25/50/25（準(zhǔn)各向同性）0°：~25%30%±45°：~50%90°：~25%第二十六頁(yè)，共54頁(yè)。層壓板——鋪層順序在那些(nàxiē)不可能有完美對(duì)稱性的場(chǎng)合，“非對(duì)稱”應(yīng)該保持盡可能地接近中面。鋪層應(yīng)該是對(duì)稱的（+45°和-45°鋪層數(shù)目相等）來(lái)減小制造中的回彈和撓曲第二十七頁(yè)，共54頁(yè)。層壓板——鋪層順序相同取向(qǔxiànɡ)的鋪層順序應(yīng)該均勻地分布。從損傷容限觀點(diǎn)出發(fā)，層壓板的外鋪層不應(yīng)該(yīnggāi)與主應(yīng)力方向相符合。第二十八頁(yè)，共54頁(yè)。層壓板——鋪層順序在一些情況下，如在屈曲下，建議把定位離對(duì)稱平面盡可能遠(yuǎn)；在這些層壓板中，設(shè)計(jì)者不得不評(píng)估(pínɡɡū)這是否與先前的損傷容限準(zhǔn)則相符合以及選擇最佳方案。為了減少層壓板中微裂紋的形成，相同方向鋪層的層片數(shù)量應(yīng)該加以限制。從設(shè)計(jì)實(shí)踐中可知，推薦使用的最大數(shù)量為三層泊松比：對(duì)于膠接與共固化部分而言，為了使接觸不同層壓板間的界面剪切最小化，泊松比差的絕對(duì)值應(yīng)限制在以內(nèi)。第二十九頁(yè)，共54頁(yè)。層壓板——剔層當(dāng)運(yùn)用剔層時(shí)，制造(zhìzào)工藝會(huì)是主要影響的因素。斜率比主載荷方向?yàn)?:10其他方向?yàn)?:5避免在同一點(diǎn)處斜削兩層或更多的相鄰鋪層每3層削層應(yīng)該至少有一層連續(xù)或者覆蓋這3層削層，在削層的起始端與結(jié)束段，斜削的鋪層應(yīng)該是為內(nèi)鋪層，外鋪層應(yīng)該是連續(xù)的第三十頁(yè)，共54頁(yè)。層壓板——剔層第三十一頁(yè)，共54頁(yè)。拐角(guǎijiǎo)半徑第三十二頁(yè)，共54頁(yè)。鋪層拼接(pīnjiē)第三十三頁(yè)，共54頁(yè)。中華人民共和國(guó)民用航空法（1996年3月1日施行）中華人民共和國(guó)民用航空器適航管理?xiàng)l例（國(guó)務(wù)院1987年5月4日發(fā)布）中國(guó)民用航空規(guī)章適航管理程序（中國(guó)民用航空總局頒布）《中華人民共和國(guó)民用航空法》第四章“民用航空器適航管理”授權(quán)國(guó)務(wù)院民用航空主管部門對(duì)民用航空器及其發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳和民用航空器上設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維修、進(jìn)口、出口、使用等活動(dòng)進(jìn)行管理。《中華人民共和國(guó)民用航空器適航管理?xiàng)l例》的第四條授權(quán)中國(guó)民用航空總局（簡(jiǎn)稱民航局）負(fù)責(zé)民用航空器的適航管理?！吨袊?guó)民用航空規(guī)章》和《適航管理程序》是民航局適航審定的基本(jīběn)依據(jù)，具有法律效力。適航管理(guǎnlǐ)的法律依據(jù)與效力第三十四頁(yè)，共54頁(yè)。適航取證(qǔzhènɡ)《中華人民共和國(guó)民用航空法》第四章“民用航空器適航管理”明確規(guī)定民用航空器及其發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳和民用航空器上設(shè)備的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與維修(wéixiū)、和進(jìn)口需要申請(qǐng)并取得國(guó)務(wù)院民用航空主管部門發(fā)給的型號(hào)合格證書、生產(chǎn)與維修(wéixiū)許可證書、和型號(hào)認(rèn)可證書。民用航空器應(yīng)當(dāng)持有國(guó)務(wù)院民用航空主管部門頒發(fā)的適航證書，方可飛行。第三十五頁(yè)，共54頁(yè)。中國(guó)(zhōnɡɡuó)民用航空規(guī)章《中國(guó)民用航空規(guī)章》有多個(gè)分部，對(duì)于機(jī)體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，涉及到第23、25、27和29部，其中第23部正常類、實(shí)用類、特技類和通勤(tōnɡqín)類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)，是針對(duì)小飛機(jī)的；第25部運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)，是針對(duì)大飛機(jī)的；第27部正常類旋翼航空器適航規(guī)定，是針對(duì)小型直升機(jī)的；第27部運(yùn)輸類旋翼航空器適航規(guī)定，是針對(duì)大型直升機(jī)的。第三十六頁(yè)，共54頁(yè)。中國(guó)民用航空規(guī)章與結(jié)構(gòu)有關(guān)(yǒuguān)的條款23部25部27部29部材料和制造研發(fā)603603603603605605605605609609609609613613613613619619619619結(jié)構(gòu)驗(yàn)證——靜力305305305.305307307307307結(jié)構(gòu)驗(yàn)證——疲勞和損傷容限573571571571結(jié)構(gòu)驗(yàn)證——顫振629629629629持續(xù)適航1529152915291529附錄G附錄H附錄A附錄A其他（適墜性，防火、阻燃和其他受熱問(wèn)題，雷電防護(hù)）........................第三十七頁(yè)，共54頁(yè)。FAA咨詢(zīxún)通報(bào)AC20-107航空規(guī)章的有關(guān)條款與飛機(jī)結(jié)構(gòu)所用的材料類型無(wú)關(guān)，但復(fù)合材料與傳統(tǒng)金屬材料在特性上有明顯的差異。上世紀(jì)70年代，當(dāng)復(fù)合材料開始應(yīng)用于機(jī)體結(jié)構(gòu)時(shí)，F(xiàn)AA頒布了咨詢通報(bào)《復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)》（AC20-107）；1984年，頒布了AC20-107A；2009年，頒布了最新修訂的AC20-107B。預(yù)計(jì)該通報(bào)還將定期修訂，以反映復(fù)合材料技術(shù)的持續(xù)發(fā)展以及來(lái)自使用經(jīng)驗(yàn)和擴(kuò)大應(yīng)用的數(shù)據(jù)。該咨詢通報(bào)針對(duì)(zhēnduì)復(fù)合材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)的適航性驗(yàn)證要求，提出了符合航空規(guī)章第23，25，27和29部各條款可接受但非惟一的方法。還介紹了與設(shè)計(jì)、制造和維護(hù)方面密切相關(guān)的指導(dǎo)性資料，其中包含的信息，就其性質(zhì)而言，是指導(dǎo)性而不是指令性的，也不是規(guī)章性的。第三十八頁(yè)，共54頁(yè)。材料(cáiliào)和制造研發(fā)——材料(cáiliào)和工藝控制建立覆蓋材料、材料工藝和制造方法的規(guī)范來(lái)保證制造可重現(xiàn)且可靠(kěkào)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。材料規(guī)范保證所采購(gòu)材料的一致性，而批次驗(yàn)收試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制用來(lái)保證材料性能在任何時(shí)候都不會(huì)出現(xiàn)偏離；工藝規(guī)范保證能生產(chǎn)出可重現(xiàn)且可靠(kěkào)的結(jié)構(gòu)；試驗(yàn)與產(chǎn)品零件都必須符合材料與工藝規(guī)范。一旦確定了生產(chǎn)工藝，除非完成了包括差別性試驗(yàn)在內(nèi)的附加鑒定，不應(yīng)出現(xiàn)變化。為提供合適的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)確定環(huán)境對(duì)材料體系和相關(guān)工藝的影響。對(duì)在線工藝質(zhì)量控制要監(jiān)控關(guān)鍵的特性和工藝參數(shù)。審定部門要求的全面質(zhì)量控制計(jì)劃應(yīng)包括相關(guān)的專業(yè)，即工程、制造和質(zhì)量控制。還應(yīng)用由試驗(yàn)證據(jù)支持的分析、或試樣、元件或組合件級(jí)試驗(yàn)來(lái)證實(shí)規(guī)范允許的偏差。第三十九頁(yè)，共54頁(yè)。材料和制造(zhìzào)研發(fā)——制造(zhìzào)實(shí)施需要有工藝規(guī)范和制造(zhìzào)文件來(lái)控制復(fù)合材料制造(zhìzào)和裝配。需要完整的生產(chǎn)記錄來(lái)支持零件驗(yàn)收和允許的偏差（缺陷、損傷和異常），需要驗(yàn)證數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)帶有允許的所有已知缺陷、損傷和異常繼續(xù)使用而不必重新加工或進(jìn)行修理，對(duì)所有經(jīng)證實(shí)的設(shè)計(jì)和工藝變化，還需要有生產(chǎn)記錄。要通過(guò)生產(chǎn)樣件和質(zhì)量評(píng)估來(lái)鑒定已認(rèn)證飛機(jī)產(chǎn)品的新供應(yīng)商，以保證等效生產(chǎn)和可重復(fù)性。第四十頁(yè)，共54頁(yè)。材料和制造(zhìzào)研發(fā)——結(jié)構(gòu)膠接對(duì)膠黏劑和膠接工藝鑒定，搭接剪切剛度與強(qiáng)度是常用的力學(xué)試驗(yàn)，剪切試驗(yàn)無(wú)法給出與拙劣膠接工藝（即缺膠）相關(guān)的長(zhǎng)期耐久性和環(huán)境退化的可靠量度，某種剝離試驗(yàn)已被證實(shí)能更可靠地評(píng)定膠接質(zhì)量。需要有工藝規(guī)范來(lái)控制膠黏劑的粘接。由工藝過(guò)程中的檢測(cè)和試驗(yàn)構(gòu)成的“工藝控制狀況”已證明是保證膠接質(zhì)量最可靠的手段。14CFR§23.573(a)為證實(shí)主要的復(fù)合材料機(jī)體結(jié)構(gòu)提出了要求，包括對(duì)損傷容限、疲勞和膠接接頭的考慮，雖然(suīrán)這是小飛機(jī)的法則，但預(yù)期對(duì)運(yùn)輸機(jī)和旋翼機(jī)類飛機(jī)通常采用同樣的性能標(biāo)準(zhǔn)。第四十一頁(yè)，共54頁(yè)。材料和制造研發(fā)——環(huán)境(huánjìng)考慮應(yīng)制訂環(huán)境設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，來(lái)確定所評(píng)定結(jié)構(gòu)材料可能遭受的最嚴(yán)酷環(huán)境曝露條件，包括溫度和濕度。對(duì)最嚴(yán)酷的正常操作和系統(tǒng)破壞，需要鑒別出安裝在緊挨產(chǎn)生熱能的飛機(jī)系統(tǒng)附近的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的峰值溫度。應(yīng)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證(yànzhèng)，能以高置信度來(lái)獲得在使用中預(yù)計(jì)的適當(dāng)嚴(yán)酷環(huán)境條件下的材料設(shè)計(jì)值或許用值。必須要說(shuō)明與環(huán)境相關(guān)的殘余應(yīng)力影響。第四十二頁(yè)，共54頁(yè)。材料和制造研發(fā)(yánfā)——結(jié)構(gòu)防護(hù)風(fēng)化、磨蝕、腐蝕、紫外線輻射和化學(xué)環(huán)境（乙二醇、液壓油、燃油、清洗劑等）可能會(huì)引起復(fù)合材結(jié)構(gòu)的退化。應(yīng)針對(duì)使用中預(yù)期的條件提出防止材料性能退化的有效防護(hù)措施和/或注意事項(xiàng)，并用試驗(yàn)證實(shí)，需要時(shí)提供通風(fēng)和排水措施。在某些復(fù)合材料與金屬材料間的界面需要有隔離層，來(lái)避免腐蝕（如可以用玻璃布把碳纖維(xiānwéi)復(fù)合材料層與鋁隔離）。需要鑒定復(fù)合材料制造的零件所用專用緊固件和安裝方法，來(lái)說(shuō)明電化學(xué)腐蝕問(wèn)題，以及在安裝緊固件時(shí)對(duì)復(fù)合材料（分層和纖維(xiānwéi)斷裂）產(chǎn)生損傷的可能性。第四十三頁(yè)，共54頁(yè)。材料和制造研發(fā)(yánfā)——設(shè)計(jì)值必須由按成熟(chéngshú)的材料規(guī)范采購(gòu)和按典型的產(chǎn)品工藝規(guī)范加工，穩(wěn)定和可重復(fù)的材料來(lái)獲得導(dǎo)出設(shè)計(jì)值的數(shù)據(jù)，這是為了保證在用于導(dǎo)出設(shè)計(jì)值的統(tǒng)計(jì)分析中獲得產(chǎn)品材料允許的變異性。層壓材料體系應(yīng)建立層壓板級(jí)設(shè)計(jì)值，可以采用層壓板試驗(yàn)，或采用單層級(jí)試驗(yàn)與經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)的分析方法相結(jié)合。非層壓材料形式和先進(jìn)復(fù)合材料工藝的設(shè)計(jì)值，必須在最能代表零件中材料狀態(tài)的尺度上，或由材料子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)的分析方法相結(jié)合的方法確定。第四十四頁(yè)，共54頁(yè)。結(jié)構(gòu)(jiégòu)靜強(qiáng)度驗(yàn)證復(fù)合材料設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度驗(yàn)證應(yīng)考慮所有的關(guān)鍵載荷情況和相關(guān)的破壞(pòhuài)模式，還應(yīng)包括環(huán)境影響（包括制造過(guò)程中引起的結(jié)構(gòu)殘余應(yīng)力）、材料和工藝變異性、不可檢缺陷或任何由質(zhì)量控制、制造驗(yàn)收準(zhǔn)則允許的缺陷、以及終端產(chǎn)品維護(hù)文件允許的使用損傷。除非已有類似設(shè)計(jì)、材料體系和載荷狀態(tài)的經(jīng)驗(yàn)，證實(shí)用組合件、元件和試樣試驗(yàn)或可接受的低載荷水平下的部件試驗(yàn)所支持的分析方法是合適的，否則就應(yīng)通過(guò)在適當(dāng)環(huán)境下的部件極限載荷試驗(yàn)程序，來(lái)驗(yàn)證復(fù)合材料設(shè)計(jì)的靜強(qiáng)度。第四十五頁(yè)，共54頁(yè)。結(jié)構(gòu)(jiégòu)靜強(qiáng)度驗(yàn)證——重復(fù)載荷與環(huán)境曝露的影響可用由試驗(yàn)數(shù)據(jù)支持的分析，由試樣、元件或組合件級(jí)的試驗(yàn)，或適用時(shí)用已有的有關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明。在全尺寸靜力試驗(yàn)中對(duì)關(guān)鍵載荷條件，有三種方法來(lái)考慮先前的重復(fù)載荷和/或環(huán)境曝露。第一種方法，全尺寸靜力試驗(yàn)應(yīng)對(duì)先前受過(guò)重復(fù)載荷和模擬嚴(yán)重環(huán)境曝露的浸潤(rùn)過(guò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行，然后在該環(huán)境下試驗(yàn)。第二種方法依賴于試樣、元件和組合件試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)確定重復(fù)載荷和環(huán)境曝露對(duì)靜強(qiáng)度的影響。然后應(yīng)在全尺寸靜強(qiáng)度驗(yàn)證(yànzhèng)試驗(yàn)（如超載系數(shù)）或在對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的分析（如表明與包括環(huán)境和重復(fù)載荷退化影響的設(shè)計(jì)值具有正的安全裕度）中考慮由這些試驗(yàn)表征的退化?？梢园亚皟煞N方法結(jié)合起來(lái)得到所需的結(jié)果（如全尺寸靜力試驗(yàn)可以在嚴(yán)重的工作溫度下與考慮飛機(jī)結(jié)構(gòu)壽命期間所吸收的水分影響的載荷系數(shù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行）。第四十六頁(yè)，共54頁(yè)。結(jié)構(gòu)(jiégòu)靜強(qiáng)度驗(yàn)證——“積木式”方法應(yīng)通過(guò)分析程序和用一系列復(fù)雜程度逐漸增加的各種試驗(yàn)件來(lái)可靠地確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，工業(yè)界通常稱為“積木”方法，可以用試樣、元件、典型結(jié)構(gòu)件、和組合件級(jí)別上的這些試驗(yàn)和分析來(lái)說(shuō)明變異性、環(huán)境、結(jié)構(gòu)不連續(xù)（如接頭、開口或其他應(yīng)力集中處）、損傷、制造缺陷和特定的設(shè)計(jì)或工藝(gōngyì)細(xì)節(jié)問(wèn)題，通常試驗(yàn)由簡(jiǎn)單的試件逐步進(jìn)展到更復(fù)雜的元件和典型結(jié)構(gòu)件，這種方法允許用為所需分析相關(guān)性收集的數(shù)據(jù)和必要的重復(fù)性，來(lái)經(jīng)濟(jì)地定量獲取較大尺寸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變異性。第四十七頁(yè)，共54頁(yè)。結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度(qiángdù)驗(yàn)證——其他建議如果環(huán)境影響能通過(guò)積木式試驗(yàn)可靠地預(yù)計(jì)，并在靜力試驗(yàn)或?qū)o力試驗(yàn)的結(jié)果分析中予以考慮(kǎolǜ)，則可以在大氣環(huán)境下進(jìn)行部件的靜力試驗(yàn)。應(yīng)按照生產(chǎn)規(guī)程和工藝來(lái)制造和裝配靜力試驗(yàn)件，使得試驗(yàn)件代表了生產(chǎn)型結(jié)構(gòu)（包括與按制造驗(yàn)收準(zhǔn)則確定的限制值相一致的缺陷）應(yīng)在靜強(qiáng)度證實(shí)中考慮(kǎolǜ)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的材料和工藝變異性，這主要通過(guò)對(duì)制造結(jié)構(gòu)建立充分的工藝與質(zhì)量控制，和由試驗(yàn)與分析對(duì)所需強(qiáng)度的可靠證實(shí)來(lái)達(dá)到。應(yīng)表明，由制造和使用中能實(shí)際預(yù)計(jì)到，但不大于按所選檢測(cè)方法確定的可檢門檻值的沖擊損傷，不會(huì)使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低于極限載荷能力，這可通過(guò)由試驗(yàn)證據(jù)支持的分析，或用試樣、元件或組合件級(jí)的試驗(yàn)組合來(lái)表明。在獲得認(rèn)證的已有結(jié)構(gòu)中大的材料與工藝變化需要額外的靜強(qiáng)度證實(shí)。第四十八頁(yè)，共54頁(yè)。損傷(sǔnshāng)容限評(píng)定——損傷(sǔnshāng)分類第四十九頁(yè)，共54頁(yè)。類別(lèibié)2在規(guī)定的檢測(cè)間隔(jiàngé)期間進(jìn)行定期或定向外場(chǎng)檢測(cè)能可靠檢測(cè)出的損傷。類別2損傷的結(jié)構(gòu)證實(shí)包括對(duì)可靠的檢測(cè)方法和間隔(jiàngé)的驗(yàn)證，同時(shí)保持超過(guò)限制載荷的能力。對(duì)給定類別2損傷的剩余強(qiáng)度可能取決于選定的檢測(cè)間隔(jiàngé)和檢測(cè)方法。類別2損傷的一些例子包括目視可見沖擊損傷（VID），VID（尺寸從小到大）、深的溝槽或劃傷、在工廠不明顯的制造失誤、可檢的分層或脫膠和大的局部灼傷或環(huán)境退