[發明專利]基于AML方法復合材料沖擊后拉伸強度設計許用值試驗方法

在審

• 申請號: 201611126450.0
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106596264A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 黃金昌;朱天文;王成波;王海龍
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/30
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙)11526
• 代理人: 周良玉

技術領域

本發明屬于飛機復合材料結構試驗技術領域，尤其涉及一種基于AML方法復合材料沖擊后拉伸強度設計許用值試驗方法。

背景技術

現有獲得復合材料沖擊后拉伸強度設計許用值的試驗方法大多采用毯式曲線法，毯式曲線法中鋪層角度包括0°、-45°、+45°、90°，鋪層百分比數不小于10％。通過毯式曲線方法獲得復合材料沖擊后拉伸強度設計許用值的試驗就是要將圖1陰影部分按照試驗標準和原則盡可能填充充分。

AML(Angle Minus Longitudinal)方法被應用在對稱、均衡的層合板中，層合板包括0°，90°和±45°角度層，且每一角度層所占百分比不小于10％。AML由角度層(±45°)百分比減去縱向纖維層(0°)得出。當層合板不均衡時，AML由下式表式：

所以層合板有低百分比的角度層或高百分比的縱向層，AML都會很低。AML反映的是層合板在缺陷周邊或纖維中斷后的載荷重新分配能力，亦反映缺陷周遍的應力嚴重系數，圖2表明：角度層百分比越高，沖擊后拉伸強度和開孔拉伸強度越高。

由于標準和規范要求，在獲取材料設計許用值試驗時，許用值不允許根據試驗結果或試驗曲線進行外推，所以毯式曲線法在規劃試驗件時試驗件的鋪層百分比就要填充整個如圖1所示陰影區域，這樣就造成了試驗件數量大，試驗周期長，而且很多試驗數據在飛機實際設計中并沒有應用，造成了極大的浪費。

且AML方法獲得復合材料沖擊后壓縮強度設計許用值的試驗件按規范要求，試驗件尺寸為“100mm×250mm”，由于試驗件尺寸小，受尺寸效應、邊界條件、載荷分配等實際情況影響較大，一般所得試驗結果偏差較大。

因此，希望有一種技術方案來克服或至少減輕現有技術的至少一個上述缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于AML方法復合材料沖擊后拉伸強度設計許用值試驗方法，用于解決上述現有技術中任一缺陷。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：1、一種基于AML方法復合材料沖擊后拉伸強度設計許用值試驗方法，其特征在于，包括：

第一階段：通過積木式試驗元件級試驗階段獲取復合材料沖擊后的工藝批次影響因子C_BB、濕熱環境影響因子C_EN和沖擊后拉伸強度基本值S_BASE；

第二階段：通過上述階段獲得的數據計算復合材料沖擊后拉伸強度設計許用值S_TAI-ALL，計算公式為

S_TAI-ALL＝S_BASE*C_BB*C_EN。

進一步地，第一階段中，將試驗件規劃成三種AML值的試驗件組，形成第一試驗件組、第二試驗件組及第三試驗件組，第一試驗件組的AML值為-28，第二試驗件組的AML值為0，第三試驗件組的AML值為25，從而獲得工藝批次影響因子C_BB、濕熱環境影響因子C_EN和沖擊后拉伸強度基本值S_BASE。

進一步地，獲取所述工藝批次影響因子C_BB的過程為：

采用B基準值簡化采樣試驗矩陣形式，分別從第一試驗件組抽取18個第一試驗件、從第二試驗件組抽取18個第二試驗件、從第三試驗件組抽取18個第三試驗件；每組均采用3個批次預浸料、2個固化循環，18個試驗件；在濕熱環境、幾何參數、鋪層順序等條件完全相同情況下，通過如下公式計算所述工藝批次影響因子C_BB

σ_{B基準值/RTD}代表室溫干態狀態的B基準值；

σ_平均/RTD代表室溫干態狀態的平均失效應變。

進一步地，所述濕熱環境影響因子C_EN的獲取過程為：

獲取同一材料批次、同一固化工藝、相同幾何參數的第一試驗件、第二試驗件及第三試驗件均18個，并均分成3組，一組試驗件進行低溫干態CTD試驗、另一組試驗件進行室溫干態RTD試驗，最后一組試驗件進行高溫濕態ETW試驗用于得到濕熱環境影響因子C_EN，所述濕熱環境影響因子C_EN通過如下公式得：

C_EN＝S_i/S_RTD

S_i——代表高溫濕態ETW或低溫干態CTD平均失效應變；