一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法技术

本发明专利技术公开了一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法，属于复合材料强度设计技术领域。所述试验方法结合积木式试验元件级试验展开，包括以下步骤：步骤一、规划多种不同的AML值的试验件并获取多个复合材料挤压强度设计许用值的影响因子及挤压强度基本值SBASE；所述合材料挤压强度设计许用值的影响因子包括：工艺批次影响因子、湿热环境影响因子、直径‑厚度比影响因子、宽度‑直径影响因子、孔沉头影响因子、双剪影响因子、垫片影响因子、拧紧力矩影响因子；步骤二、利用上述得到的复合材料挤压强度设计许用值的影响因子计算挤压强度设计许用值；本发明专利技术与考虑影响因子更全面，具有试验件数量少，试验周期短，所获挤压设计许用值更接近工程实际。

A permissible test method for the design of compressive strength of composite materials

The invention discloses a method for testing the value of the compressive strength of composite materials, which belongs to the technical field of the strength design of the composite material. Test method for the combination of modular test component level test, which comprises the following steps: step one, test planning a variety of different values of AML and obtain a plurality of composite extrusion strength design allowable value of impact factors and the basic value of compressive strength of SBASE; the composite extrusion pressure design allowable value of impact factors the process includes: batch impact factor, hot and humid environment impact factor, impact factor, diameter thickness ratio width diameter countersunk head impact factor, impact factor, double shear impact factor, impact factor, gasket tightening torque factor; step two, the resulting composite extrusion strength design calculation of extrusion strength design of Xu Yongzhi Xu impact factor value; the invention and considering the influence factor is more comprehensive, with test quantity, short test period, the extrusion design allowableness Closer to the engineering practice.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法
本专利技术属于复合材料强度设计
，具体涉及一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法。
技术介绍
现有获得复合材料挤压强度设计许用值的试验方法大多采用毯式曲线法，毯式曲线法中铺层角度包括0°、-45°、+45°、90°，铺层百分比数不小于10％。通过毯式曲线方法获得复合材料挤压强度设计许用值的试验就是要将图10阴影部分按照试验标准和规范尽可能填充充分。AML(AngleMinusLongitudinal)方法被应用在对称、均衡的层合板中，层合板包括0°，90°和±45°角度层，且每一角度层所占百分比不小于10％。AML由角度层(±45°)百分比减去纵向纤维层(0°)得出。当层合板不均衡时，AML由下式表式：所以层合板有低百分比的角度层或高百分比的纵向层，AML都会很低。AML反映的是层合板在缺陷周边或纤维中断后的载荷重新分配能力，亦反映缺陷周遍的应力严重系数，图11表明：角度层百分比越高，冲击后挤压强度和挤压强度越高。
技术实现思路
本专利技术的目的：为了解决上述问题，本专利技术提出了一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法，用于解决以往试验方法所获得的复合材料挤压设计试验件数量多，试验复杂，试验周期长，试验考虑影响因素不够全面的工程实际问题。本专利技术的技术方案：一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法，所述试验方法结合积木式试验元件级试验展开，包括以下步骤：步骤一、规划多种不同的AML值的试验件并获取多个复合材料挤压强度设计许用值的影响因子及挤压强度基本值SBASE；所述合材料挤压强度设计许用值的影响因子包括：工艺批次影响因子CBB、湿热环境影响因子CEN、直径-厚度比影响因子CD/t、宽度-直径影响因子CW/D、孔沉头影响因子CCSK、双剪影响因子CDS、垫片影响因子CSHIM、拧紧力矩影响因子CTORQ；步骤二、利用上述得到的复合材料挤压强度设计许用值的影响因子计算挤压强度设计许用值SBearing-ALL；SBearing-ALL＝SBASE*CBB*CEN*CD/t*CW/D*CCSK*CDS*CSHIM*CTORQ[με]。优选地，所述步骤一中，将试验件规划成三种AML值不同的第一试验件组、第二试验件组及第三试验件组；其第一试验件组的AML值为-28，第二试验件组的AML值为0，第三试验件组的AML值为25；从而获得工艺批次影响因子CBB、湿热环境影响因子CEN、直径-厚度比影响因子CD/t、宽度-直径影响因子CW/D、孔沉头影响因子CCSK、双剪影响因子CDS、垫片影响因子CSHIM、拧紧力矩影响因子CTORQ及挤压强度基本值SBASE。优选地，所述步骤一中，所述工艺批次影响因子CBB采用基准值简化采样B18的试验矩阵形式获取，分别从第一试验件组抽取18个第一试验件、从第二试验件组抽取18个第二试验件、从第三试验件组抽取18个第三试验件；每组均采用3个批次预浸料、2个固化循环，18个试验件；在湿热环境、几何参数、铺层顺序等条件完全相同情况下，工艺批次影响因子CBB为：其中，σB基准值/RTD代表室温干态状态多个批次固化工艺的B基准值；σ平均/RTD代表室温干态状态的平均失效应变。优选地，所述步骤一中，湿热环境影响因子CEN采用同一材料批次、固化工艺、几何参数的低温干态CTD、室温干态RTD和高温湿态ETW的多个试验件，并将多个试验件分别均分成3组，一组试验件进行低温干态CTD试验、一组试验件进行室温干态RTD试验，最后一组试验件进行高温湿态ETW试验；得到所述湿热环境影响因子CEN计算公式：CEN＝Si/SRTD其中，Si代表高温湿态或低温干态平均失效应变；SRTD代表室温干态平均失效应变。优选地，所述步骤一中，所述直径-厚度比影响因子CD/t及宽度-直径比影响因子CW/D分别采用多个同一材料批次、固化工艺、几何参数的室温干态RTD试验件，并将多个试验件均分成多组，且每组的试验件均进行室温干态RTD试验；得到所述直径-厚度比影响因子CD/t计算公式：CD/t＝(SD/t/S1.42)其中，SD/t代表不同直径比的试验件平均失效应变；S1.42代表直径-厚度比为1.42试验件平均失效应变；所述宽度-直径比影响因子CW/D计算公式：CW/D＝(SW/D/S6)其中，SW/D代表宽度-直径比不同的试验件挤压失效应变；S6代表宽度-直径比为6的试验件平均挤压失效应变。优选地，所述步骤一中，所述孔沉头影响因子CCSK采用同一材料批次、固化工艺、几何参数的室温干态RTD的多个试验件，并将多个试验件均分成多组，且每组的试验件均进行室温干态RTD试验，得到所述孔沉头影响因子CCSK计算公式为：CCSK＝(SCSK/S0)其中，SCSK代表孔沉头深度不同的试验件平均挤压失效应变；S0代表非孔沉头试验件平均挤压失效应变。优选地，所述步骤一中，所述双剪影响因子CDS采用同一材料批次、固化工艺、几何参数的室温干态RTD的多个试验件，并将多个试验件均分成多组，且每组的试验件均进行室温干态RTD试验；得到所述双剪影响因子CDS计算公式为：CDS/i＝(SDS/i/SSS/i)其中，SDS/i代表i状态双剪试验件平均挤压失效应变；SSS/i代表i状态单剪试验件平均挤压失效应变；i代表AML为-28，0，25。优选地，所述步骤一中，所述拧紧力矩影响因子CTORQ采用同一材料批次、固化工艺、几何参数的室温干态RTD多个试验件，并将多个试验件均分成多组，且每组的试验件均进行室温干态RTD试验，得到所述拧紧力矩影响因子CTORQ计算公式为：CTORQ＝(S100/S50)其中，S100代表100％拧紧力矩平均压缩失效应变；S50代表50％拧紧力矩试验件平均压缩失效应变。优选地，所述步骤一中，所述垫片影响因子CSHIM采用同一材料批次、固化工艺、几何参数的室温干态RTD的多个试验件，并将多个试验件均分成多组，且每组的试验件均进行室温干态RTD试验；得到所述拧紧力矩影响因子CSHIM计算公式为：CSHIM＝(SSHIM/S0)其中，SSHIM代表不同厚度垫板试验件平均挤压失效应变；S0代表无垫板试验件平均挤压失效应变。优选地，所述步骤一中，所述挤压强度基本值SBASE采用同一材料批次、固化工艺、几何参数的室温干态RTD的多个试验件，将多个试验件分别进行室温干态RTD试验获取。本专利技术技术方案的有益技术效果：本专利技术与以往试验方法相比，具有试验件数量更少，试验周期更短，试验经费更少，考虑影响因子更全面，所获挤压设计许用值更接近工程实际的技术特点。该专利技术为军、民机复合材料结构获取挤压强度设计许用值提供了新的可行试验方法。附图说明图1为本专利技术一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法的一优选实施例的工艺批次影响因子与AML关系曲线示意图；图2为本专利技术一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法的一优选实施例的湿热环境影响因子与AML关系曲线示意图；图3为本专利技术一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法的一优选实施例的直径-厚度比影响因子曲线示意图；图4为本专利技术一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法的一优选实施例的宽度-直径比影响因子曲线示意图；图5为本专利技术一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法的一优选实施例的孔沉头影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法，其特征在于，所述试验方法结合积木式试验元件级试验展开，包括以下步骤：步骤一、规划多种不同的AML值的试验件并获取多个复合材料挤压强度设计许用值的影响因子及挤压强度基本值SBASE；所述合材料挤压强度设计许用值的影响因子包括：工艺批次影响因子CBB、湿热环境影响因子CEN、直径‑厚度比影响因子CD/t、宽度‑直径影响因子CW/D、孔沉头影响因子CCSK、双剪影响因子CDS、垫片影响因子CSHIM、拧紧力矩影响因子CTORQ；步骤二、利用上述得到的复合材料挤压强度设计许用值的影响因子计算挤压强度设计许用值SBearing‑ALL；SBearing‑ALL＝SBASE*CBB*CEN*CD/t*CW/D*CCSK*CDS*CSHIM*CTORQ[με]。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料挤压强度设计许用值试验方法，其特征在于，所述试验方法结合积木式试验元件级试验展开，包括以下步骤：步骤一、规划多种不同的AML值的试验件并获取多个复合材料挤压强度设计许用值的影响因子及挤压强度基本值SBASE；所述合材料挤压强度设计许用值的影响因子包括：工艺批次影响因子CBB、湿热环境影响因子CEN、直径-厚度比影响因子CD/t、宽度-直径影响因子CW/D、孔沉头影响因子CCSK、双剪影响因子CDS、垫片影响因子CSHIM、拧紧力矩影响因子CTORQ；步骤二、利用上述得到的复合材料挤压强度设计许用值的影响因子计算挤压强度设计许用值SBearing-ALL；SBearing-ALL＝SBASE*CBB*CEN*CD/t*CW/D*CCSK*CDS*CSHIM*CTORQ[με]。2.如权利要求1所述的复合材料挤压强度设计许用值试验方法，其特征在于：所述步骤一中，将试验件规划成三种AML值不同的第一试验件组、第二试验件组及第三试验件组；其第一试验件组的AML值为-28，第二试验件组的AML值为0，第三试验件组的AML值为25；从而获得工艺批次影响因子CBB、湿热环境影响因子CEN、直径-厚度比影响因子CD/t、宽度-直径影响因子CW/D、孔沉头影响因子CCSK、双剪影响因子CDS、垫片影响因子CSHIM、拧紧力矩影响因子CTORQ及挤压强度基本值SBASE。3.如权利要求2所述的复合材料挤压强度设计许用值试验方法，其特征在于：所述步骤一中，所述工艺批次影响因子CBB采用基准值简化采样B18的试验矩阵形式获取，分别从第一试验件组抽取18个第一试验件、从第二试验件组抽取18个第二试验件、从第三试验件组抽取18个第三试验件；每组均采用3个批次预浸料、2个固化循环，18个试验件；在湿热环境、几何参数、铺层顺序等条件完全相同情况下，工艺批次影响因子CBB为：其中，σB基准值/RTD代表室温干态状态多个批次固化工艺的B基准值；σ平均/RTD代表室温干态状态的平均失效应变。4.如权利要求2所述的复合材料挤压强度设计许用值试验方法，其特征在于：所述步骤一中，湿热环境影响因子CEN采用同一材料批次、固化工艺、几何参数的低温干态CTD、室温干态RTD和高温湿态ETW的多个试验件，并将多个试验件分别均分成三组，一组试验件进行低温干态CTD试验、一组试验件进行室温干态RTD试验，最后一组试验件进行高温湿态ETW试验；得到所述湿热环境影响因子CEN计算公式：CEN＝Si/SRTD其中，Si代表高温湿态或低温干态平均失效应变；SRTD代表室温干态平均失效应变。5.如权利要求2所述的复合材料挤压强度设计许用值试验方法，其特征在于：所述步骤一中，所述直径-厚度比影响因子CD/t及宽度-直径比影响因子CW/D分别采用多个同一材料批次、固化工艺、几何参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄金昌，朱天文，王海龙，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21