浅说航空材料的研究方法

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1C型框结构工程分析方法

C型框结构的破坏模式为缘条的压损破坏。也就是说，C型框试验件没有冲击损伤，仅受到压-压疲劳的影响，因此，C型框的设计压缩许用应变要求不超过-3200με。而C型框的结构设计许用应变一般取压缩许用应变和压损应变εcc之间的较小值。压损应变值由下式计算而得：εcc=σcc/E缘条其中，σcc为压损破坏应力，查取。C型框试验件的框缘条宽度b=20mm，框缘条厚度t=2.8mm，计算得到的外缘压损应变εcc=-3256με。因此，C型框的结构设计许用应变可取-3200με。由试验得知，C型框沿0方向的破坏应变值一般在-4000με到-5000με范围内。

2试验及结果对比

2.1试验件

本次试验主要选取的复合材料C型框试验件采用预浸料热压罐工艺成形，共三组，每组三件。试验件材料采用T800级预浸料，材料属性。第一组试验件采用预浸料单向带Epsilon99702.1/HST-130和预浸料织物Epsilon99702.1/HTA-5HS-285，铺层采用铺贴方案1；第二组试验件采用预浸料单向带CYCOM977-2-35-12K/HST-134和预浸料织物CYCOM977-2A-37-3K/HTA-5H-280，铺层采用铺贴方案2；第三组试验件采用预浸料单向带Epsilon99702.1/HST-130和预浸料织物Epsilon99702.1/HTA-5HS-285，铺层采用铺贴方案2。典型铺层信息所示，0铺层沿环切线，90铺层沿环半径方向。直段与弯曲段过渡截面（图3中试验破坏区域所示）的外缘条在压应力作用下局部失稳后压损破坏，缘条迅速分层并扩展，最终导致该截面破损。

2.2试验结果对比

将试验件的破坏载荷带入式中求得理论破坏应变。理论破坏应变与实测破坏应变的结果。可见，由破坏载荷求得的理论破坏应变与实测破坏应变偏差为-11.3%~15%，该值在可接受范围之内；在同等载荷下，由该方法计算的理论破坏应变小于实测破坏应变。设计许用应变对应的设计许用载荷为2292N，而在此载荷条件下，该方法计算的理论破坏应变大于设计许用应变。因此，采用该工程估算方法计算承载能力是偏安全的。

3结论

本文提出了一种针对复合材料C型框结构的工程分析方法。经过理论计算和试验对比分析，此工程方法计算结构承载能力是偏安全的，可用于指导民用飞机复合材料C型框的结构设计。

作者：郝新超宫占峰苗强单位：中国商飞上海飞机设计研究院