一种结构复合材料选用效果评估方法技术

本申请提供了一种结构复合材料选用效果评估方法，包括：确定所选用的复合材料参数，所述参数包括比刚度和比强度；当结构所选用的复合材料比刚度、比强度两者之一或两者均大于被替代材料的对应值时，该复合材料具有减重潜力；评估选用替代的复合材料后，结构失效破坏模式是否要发生变化；评估复合材料结构受外部环境影响，评估复材结构是否受湿热环境、冲击损伤的影响；进行复合材料与原结构破坏失效模式下W2/W1比值的计算，若W2/W1＜1则选用材料具有减重效果，W1为原结构部件单位面积上的重量，W2为使用复合材料替代后的新结构单位面积上的重量；进行动强度方面的结构强度评估；若均满足要求，则选用的复合材料具有减重效果。则选用的复合材料具有减重效果。则选用的复合材料具有减重效果。

【技术实现步骤摘要】
一种结构复合材料选用效果评估方法


[0001]本申请属于飞机结构设计
，特别涉及一种结构复合材料选用效果评估方法。

技术介绍

[0002]以复合材料为代表的新材料在飞机结构上的应用，极大地满足了飞机对结构材料的需求，尤其给飞机带来了极好的减重效果。复合材料已经实现了在主承力结构上的大范围应用，按结构重量的百分占比统计，目前在战斗机上用量达到了35％，直升机上达到了50％，民用飞机(A350)上甚至达到了52％，在小飞机领域，已经出现了全复合材料结构的飞机(SR22)。
[0003]这些飞机上使用的复合材料，有性能指标非常高的材料，也有性能指标低于铝合金的材料，如何选出性能满足结构要求，成本又低的复合材料是飞机设计中比较关注的问题。在型号设计中，有时候会碰到结构选用复合材料减重，但减重效果不明显的情况，例如副翼、襟翼等位置的复合材料，有时候甚至会出现使用复合材料比铝合金材料重的情况。
[0004]进行复合材料选用的减重效果评估受很多设计因素的影响，如结构布置、尺寸参数、复合材料铺层设计、强度设计准则、应变控制水平等，这在初始本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构复合材料选用效果评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：1)确定所选用的复合材料参数，所述参数包括比刚度和比强度；2)当结构所选用的复合材料比刚度、比强度两者之一或两者均大于被替代材料的对应值时，该复合材料具有减重潜力；3)评估选用替代的复合材料后，结构失效破坏模式是否要发生变化；4)评估复合材料结构受外部环境影响，评估复材结构是否受湿热环境、冲击损伤的影响；5)进行复合材料与原结构破坏失效模式下W2/W1比值的计算，若W2/W1＜1则选用材料具有减重效果，其中，W1为原结构部件单位面积上的重量，W2为使用复合材料替代后的新结构单位面积上的重量；6)进行动强度方面的结构强度评估；7)若均满足要求，则选用的复合材料具有减重效果，或者选用更优材料进行进一步优化设计。2.如权利要求1所述的结构复合材料选用效果评估方法，其特征在于，所述结构选用的复合材料比刚度通过如下过程确定：确定结构铺层等效密度式中，ρ
i
、t
i
为单层的密度和名义厚度，T为结构铺层总厚度，n为铺层数；确定复合材料等效模量，复合材料等效模量利用铺层面内刚度矩阵因子进行计算，对称铺层时，X轴方向的模量为Y轴方向的模量为式中，A
11
、A
22
、A
12
均为面内刚度矩阵因子；根据结构铺层等效密度及复合材料等效模量确定比刚度，即：X轴方向的比刚度E/ρ＝E
xx
/ρ；Y轴方向的比刚度E/ρ＝E
yy
/ρ。3.如权利要求1所述的结构复合材料选用效果评估方法，其特征在于，所述结构所选用的复合材料比强度通过如下过程确定：复合材料强度σ为给定结构铺层的等效强度，其基于复合材料结构设计许用值试验结果给出；若无试验结果，则基于复合材料结构的许用应变ε和等效刚度E给出，即σ＝Eε。4.如权利要求3所述的结构复合材料选用效果评估方法，其特征在于，无试验结果时，复合材料强度通过如下方法估算：对于许用应变，采用热压罐固化工艺的碳纤维/玻璃纤维复合材料，其许用应变ε
x
＝ε
y
＝4000...

【专利技术属性】
技术研发人员：李龙彬，张慧草，王洛，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：