复合材料机翼翼根处连接研究

机械工程师

I MECHANICALENGINEER I

复合材料机翼翼根处连接研究

赵艳秦，魏士礼

(中航沈飞民用飞机有限责任公司，沈阳110000)

摘要：复合材料在民用飞机上使用比例越来越高,文中针对单通道民用飞机复合材料外翼翼根处连接设计做了详细的描

述，因为翼根处是飞机的外翼、中央翼盒和中机身界面位置，是飞机设计中的重点也是难点。翼根处连接方案的确定是设计 中关键的技术，怎样处理中央翼前/后梁和竖十字接头的连接、外翼前/后梁和竖十字接头的连接、中央翼上下壁板和外翼上 下壁板连接、零件材料的选择、紧固件使用和翼根处密封设计要求等等，文中都做了详细介绍。关键词：翼根连接;对接;角盒;复合材料设计中图分类号:V 224 文献标志码:A

文章编号：1002-2333(2017)05-0099-04

0引言

复合材料在民用飞机结构上应用比例越来越高，相

对于金属材料，复合材料具有比较高的比强度、比刚度及 良好的抗疲劳性和耐介质腐蚀性[1]。单通道飞机机翼盒段 采用了复合材料结构使其具有高结构效率、高可靠性、长 寿命和低全寿命期费用[2]。在相同强度和刚度要求前提 下，与金属材料上/下壁板、前/后梁构成的单通道飞机外 翼盒段结构相比，复合材料构成的上/下壁板、前/后梁构 成的外翼盒段结构，可以实现减重10%~15%的目标。较飞 机金属机翼盒段的检测间隔延长1.5倍。维护成本和直接 运营成本(DOC )明显降低。从图1可以看出，翼根连接是 中央翼盒、外翼和中机身连接的界面，翼根处的几个关键 零件如水平十字接头、垂直十字接头、拉伸角盒对接带板 等设计是翼根连接设计的重中之重。

图1翼根爆炸图

1

翼根处受力分析

翼根是连接中央翼盒、中机身侧壁板和外翼的枢纽， 中央翼盒承受对称弯矩酝载见图2。机翼上壁板受压，下壁 板受拉。翼根主要是把分布在机翼上的空气动力、惯性力 和起落装置等的集中力传递到机身上，与装载的及结构 的惯性力平衡。并在中央翼盒上达到平衡，有少量的转矩

传到中机身侧壁板和龙骨梁。翼盒作为薄壁梁，承受弯矩 和扭转剪力，把力通过翼根传到机身上。通过根肋传到中

机身侧壁板，少量传到龙骨梁，最终与飞机阻力及X 向惯 性力平衡[2]。翼根处设计的刚度和疲劳性能要求比较高。 对翼根处零件要有强度和刚度要求，所以材料选择上有 一定要求。2

翼根连接 方案设计2.1 方案一 这个方案 是A 320飞机的 设计方案（见 图3)，机身和 机翼材料都是

金属材料。机身侧壁板和水平十字接头搭接，水平十字接 头和中央翼/外翼上壁板采用搭接形式，和1#肋搭接。中 央翼/外翼壁板的长桁采用的是工字型的，水平三叉接头 和机翼/外翼下壁板采用搭接形式，外加个连接带板。中 央翼/外翼上壁板工字长桁通过拉伸接头与1#肋连接。2.2方案二

中央翼

、连接带板

央翼和外翼---------

图3 A 320翼根设计方案一

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5 期

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复合材料在飞机上的应用

复合材料在飞机航空中的应用与发展 学校：西安航空职业技术学院 专业：金属材料与热处理技术 姓名：郭远 摘要 复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一；复合材料构件的整体成型、共固化技术不断进展，复杂曲面构件不断扩大应用；复合材料的数字化设计，设计、制造一体化，以及基于三维模型铺层展开的专用设计／制造软件等技术的开发是先进复合材料发展的基本技术保障. 复合材料在飞机航空中的应用与发展 复合材料大量用于航空航天工业和汽车工业，特别是先进碳纤维复合材料用于飞机尤为值得注意。不久前，碳纤维复合材料只能在军用飞机用作主结构，但是，由于技术发展的进步，先进复合材料已开始在民航客机止也应用作主结构，如机身、机翼等。 一．飞机结构用复合材料的优势 现今新一代飞机的发展目标是“轻质化、长寿命、高可靠、高效能、高隐身、低成本”。而复合材料正具备了上面的几个条件，成为实现新一代飞机发展目标的重要途径。

复合材料具有质轻、高强、可设计、抗疲劳、易于实现结构/功能一体化等优点，因此，继铝、钛、钢之后迅速发展成为四大飞机结构材料之一。 复合材料在飞机结构上的应用首先带来的是显着的减重效益，复合材料尤其是碳纤维复合材料其密度仅为cm3左右，如等量代替铝合金，理论上可有42%的减重效果。 近年来随着复合材料技术的深入研究和应用实践的积累，人们清楚地认识到：复合材料在飞机结构上应用效益绝不仅仅是减重，而且给设计带来创新舞台，通过合理设计，还可提供诸如抗疲劳、抗振、耐腐蚀、耐久性和吸透波等其它传统材料无法实现的优异功能特性，可极大地提高其使用效能，降低维护成本，增加未来发展的潜力和空间。尤其与铝合金等传统材料相比，可明显减少使用维护要求，降低寿命周期成本，特别是当飞机进入老龄化阶段后效果更明显，据说B787较之B767机体维修成本会降低30％，这在很大程度上应归功于复合材料的大量应用。同时，大部分复合材料飞机构件可以整体成型，大幅度减少零件数目，减少紧固件数目，减轻结构质量，降低连接和装配成本，从而有效地降低了总成本，如F/A-18E/F零件数减少42%，减重158kg。复合材料整体成型技术还可消除缝隙、台阶和紧固件，无疑对提高军机的隐身性能也具有非常重要的贡献。 二．飞机结构用复合材料的发展过程 先进复合材料于上世纪60年代中期一问世，即首先用于飞行器结构上。30多年来先进复合材料在飞机结构上应用走过了一条由小到大、由次到主、由局部到整体、由结构到功能、由军机应用扩展到民机应用的发展道路。 1.复合材料在军用飞机上的发展过程

木塑复合材料

木塑复合材料 一，木塑复合材料定义 以木材为主要原料，经过适当的处理使其与各种塑料通过不同的复合方法生成的高性能、高附加值的新型复合材料。又称WPC. 木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，决定了其自身具有塑料和木材的某些特性。 如下图所示

二，木塑复合材料的主要特点 1）良好的加工性能。木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。 2）良好的强度性能。木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的2——5倍。 3）具有耐水、耐腐性能，使用寿命长，木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。 4）优良的可调整性能，通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。 5）具有紫外线光稳定性、着色性良好。6）其最大优点就是变废为宝，并可100%回收再生产。可以分解，不会造成“白色污染”，是真正的绿色环保产品。 7）原料来源广泛。生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维，另外还需要少量添加剂和其他加工助剂。

8）可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小。随着对木塑复合材料的研发，生产木塑复合材料的塑料原料，除了有高密度聚乙烯或聚丙烯以外，还有聚氯乙烯和PS。工艺也由最早的单螺杆挤出机发展成第二代锥形双螺杆挤出机，再到由平行双螺杆挤出机初步造粒，再由锥形螺杆挤出成型，可以弥补难以塑化，抗老化性差、抗蠕变性差、色彩的一致性和持久性差和拉伸强度低的特点，徐州汉永塑料新材料有限公司在这方面取得了显著的成果。所制造的WPC材料完全可以达到GB/T24137和ASTM D7031；ASTM D7032；BS DD CEN/TS15534-3的要求 三，木塑复合材料适用范围 木塑复合材料的最主要用途之一是替代实体木材在各领域中的应用，其中运用最广泛的是在建筑产品方面，占木塑复合用品总量的75%。 塑木板材产品具有广阔的应用前景和市场前景，其应用场合非常广泛。根据材料性能的应用范围和国内外的有关报道，目前已经开发的用途及使用场合如下：公园、球场、街道等场合，特别适合露天桌椅；建筑材料、吊板、屋顶、高速公路噪音隔板等；市政交通方面标记牌、广告板，格栅板，汽车装饰板材等；包装材料、搬运垫板、托盘和底盘；家庭围墙、花箱、篱笆、走道、地板、防潮隔板；各种体育馆装饰板材、地板;铁路枕木、矿井坑木;军事用具、武器附属品；计算机、电视机、洗衣机、冰箱等家电物品的外壳；汽车配件等。将来使用最大市场是逐步替代塑钢、铝合金建材市场

木塑复合材料

***公司 年产1万吨木塑复合材料技改项目资金申请报告

编制时间：2011年11月 第一章项目单位基本情况及财务状况 1.1项目单位基本情况 ***公司是***人民政府2007年重点招商引资的一家以发展红椿木种植及林产品精加工的涉林企业。企业于2009年入住***工业园区，注册资金1000 万元。主要从事林地流转,发展红椿木种植基地和林产品精加工。公司于2009年被增补授予“***林业产业化龙头企业”称号。 企业现在拥有木材加工厂两座，一座是位于***的木材粗加工厂，一座是位于***木材精加工厂。厂区占地面积总计21938.4平方米。至2010年底公司已投入资金2000余万元，建设宿舍楼及钢结构厂房9446.71平方米，引进先进的木材精加工设备35台套。 企业现阶段主要产品是出口包装箱的围板，连接板及托盘，通过采取销售联盟合作方式产品远销欧美市场，公司已与***木业包装、江苏***木业、江苏***木业签订10年的产业基地、技术、销售三联盟合作协议。通过不断的技术革新，公司已形成年加工2万方的木材加工能力。公司2010年完成销售2561万元。 企业现有职工136人；其中工程技术人员19人。公司领导班子共7人，其中总经理1人，副总经理3人，经理助理1人，工会主席1人，监事会人员1人，公司管理层平均年龄35岁，全部具有大专及以上学历。 企业通过现代社会先进的管理模式与经验，企业管理正步入科学化、人性化。企业有严谨的人、财、物、生产、技术、经营、管理制度，产品生产成本核算可以量化、细化到每一道细小环节，为独成本核算提供科学、切实可行的依据。 ***公司拟在现在现有厂区设备基础上，进行年产1万吨木塑复合材料项目技改，截止2011年11月，已初步完成地坪整理及钢结构厂房建造，项目进度完成40%。 1.2项目单位财务状况 ***公司经过不断的连续投入与飞速发展，截止2010年底公司总资产已达到3946万元。各类财务数据详见下表：

复合材料结构

复合材料结构设计的特点 (1) 复合材料既是一种材料又是一种结构 (2) 复合材料具有可设计性 (3) 复合材料结构设计包含材料设计 复合材料区别于传统材料的根本特点之一可设计性好（设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计） 具体体现在两个方面1力学设计——给制品一定的强度和刚度、2功能设计——给制品除力学性能外的其他性能 复合材料力学性能的特点 (1) 各向异性性能材料弹性主方向：模量较大的一个主方向称为纵向，用字母L表示，与其垂直的另一主方向称为横向，用字母T表示。通常的各向同性材料中，表达材料弹 )和ν(泊松比)或剪切弹性模量G。 对于复合材料中的每个单层，纵向弹性模量E L、横向弹性模量E T、纵向泊松比νL (或横向泊松比νT)、面内剪切弹性模量G LT。 耦合现象：拉剪耦合与剪拉耦合、弯扭耦合与扭弯耦合 (2) 非均质性 耦合变形：层合结构复合材料在一种外力作用下，除了引起本身的基本变形外，还可能引起其他基本变形。 (3)层间强度低 在结构设计时，应尽量减小层间应力，或采取某些构造措施，以避免层间分层破坏。 研究复合材料的刚度和强度时，基本假设： (1) 假设层合板是连续的。由于连续性假设，使数学分析中的一些连续性概念、极限概念以及微积分等数学工具都能应用于力学分析中。 (2）假设单向层合板是均匀的，多向层合板是分段均匀的。 (3) 假设限于单向层合板是正交各向异性的：即认为单向层合板具有两个相互垂直的弹性对称面。 (4) 假设限于层合板是线弹性的：即认为层合板在外力作用下产生的变形与外力成正比关系，且当外力移去后，层合板能够完全恢复其原来形状。 (5) 假设层合板的变形是很小的。 上述五个基本假设，只有多向层合板的分段均匀性假设和单向层合板的正交各向异性假设，与材料力学中的均匀性假设和各向同性假设有区别。 平面应力状态与平面应变状态 平面应力状态：单元体有一对平面上的应力等于0。（σz＝0，τzx＝0，τzy ＝0） 平面应变状态（平面位移）：εz＝0（即ω＝0），τzx＝0(γ31＝0)，τzy ＝0(γ32＝0 )， σz一般不等于0。 复合材料连接方式 复合材料连接方式主要分为两大类：胶接连接与机械连接。胶接连接：受力不大的薄壁结构，尤其是复合材料结构；机械连接：连接构件较厚、受力大的结构。

改性塑料粒子复合材料项目计划书(项目投资分析)

第一章项目概述 一、项目概况 （一）项目名称 改性塑料粒子复合材料项目 （二）项目选址 xxx工业园 场址选择应提供足够的场地用以满足项目产品生产工艺流程及辅助生产设施的建设需要；场址应具备良好的生产基础条件而且生产要素供应充裕，确保能源供应有可靠的保障。节约土地资源，充分利用空闲地、非耕地或荒地，尽可能不占良田或少占耕地；应充分利用天然地形，选择土地综合利用率高、征地费用少的场址。项目建设方案力求在满足项目产品生产工艺、消防安全、环境保护卫生等要求的前提下尽量合并建筑；充分利用自然空间，坚决贯彻执行“十分珍惜和合理利用土地”的基本国策，因地制宜合理布置。 （三）项目用地规模 项目总用地面积26833.41平方米（折合约40.23亩）。 （四）项目用地控制指标 该工程规划建筑系数74.85%，建筑容积率1.56，建设区域绿化覆盖率5.39%，固定资产投资强度196.17万元/亩。

（五）土建工程指标 项目净用地面积26833.41平方米，建筑物基底占地面积20084.81平 方米，总建筑面积41860.12平方米，其中：规划建设主体工程28573.71 平方米，项目规划绿化面积2257.41平方米。 （六）设备选型方案 项目计划购置设备共计132台（套），设备购置费2233.56万元。 （七）节能分析 1、项目年用电量1124478.12千瓦时，折合138.20吨标准煤。 2、项目年总用水量22801.52立方米，折合1.95吨标准煤。 3、“改性塑料粒子复合材料项目投资建设项目”，年用电量1124478.12千瓦时，年总用水量22801.52立方米，项目年综合总耗能量（当量值）140.15吨标准煤/年。达产年综合节能量44.26吨标准煤/年， 项目总节能率23.09%，能源利用效果良好。 （八）环境保护 项目符合xxx工业园发展规划，符合xxx工业园产业结构调整规划和 国家的产业发展政策；对产生的各类污染物都采取了切实可行的治理措施，严格控制在国家规定的排放标准内，项目建设不会对区域生态环境产生明 显的影响。 （九）项目总投资及资金构成

复合材料机翼翼根处连接研究

机械工程师 I MECHANICALENGINEER I 复合材料机翼翼根处连接研究 赵艳秦，魏士礼 (中航沈飞民用飞机有限责任公司，沈阳110000) 摘要：复合材料在民用飞机上使用比例越来越高,文中针对单通道民用飞机复合材料外翼翼根处连接设计做了详细的描 述，因为翼根处是飞机的外翼、中央翼盒和中机身界面位置，是飞机设计中的重点也是难点。翼根处连接方案的确定是设计 中关键的技术，怎样处理中央翼前/后梁和竖十字接头的连接、外翼前/后梁和竖十字接头的连接、中央翼上下壁板和外翼上 下壁板连接、零件材料的选择、紧固件使用和翼根处密封设计要求等等，文中都做了详细介绍。关键词：翼根连接;对接;角盒;复合材料设计中图分类号:V 224 文献标志码:A 文章编号：1002-2333(2017)05-0099-04 0引言 复合材料在民用飞机结构上应用比例越来越高，相 对于金属材料，复合材料具有比较高的比强度、比刚度及 良好的抗疲劳性和耐介质腐蚀性[1]。单通道飞机机翼盒段 采用了复合材料结构使其具有高结构效率、高可靠性、长 寿命和低全寿命期费用[2]。在相同强度和刚度要求前提 下，与金属材料上/下壁板、前/后梁构成的单通道飞机外 翼盒段结构相比，复合材料构成的上/下壁板、前/后梁构 成的外翼盒段结构，可以实现减重10%~15%的目标。较飞 机金属机翼盒段的检测间隔延长1.5倍。维护成本和直接 运营成本(DOC )明显降低。从图1可以看出，翼根连接是 中央翼盒、外翼和中机身连接的界面，翼根处的几个关键 零件如水平十字接头、垂直十字接头、拉伸角盒对接带板 等设计是翼根连接设计的重中之重。 图1翼根爆炸图 1 翼根处受力分析 翼根是连接中央翼盒、中机身侧壁板和外翼的枢纽， 中央翼盒承受对称弯矩酝载见图2。机翼上壁板受压，下壁 板受拉。翼根主要是把分布在机翼上的空气动力、惯性力 和起落装置等的集中力传递到机身上，与装载的及结构 的惯性力平衡。并在中央翼盒上达到平衡，有少量的转矩 传到中机身侧壁板和龙骨梁。翼盒作为薄壁梁，承受弯矩 和扭转剪力，把力通过翼根传到机身上。通过根肋传到中 机身侧壁板，少量传到龙骨梁，最终与飞机阻力及X 向惯 性力平衡[2]。翼根处设计的刚度和疲劳性能要求比较高。 对翼根处零件要有强度和刚度要求，所以材料选择上有 一定要求。2 翼根连接 方案设计2.1 方案一 这个方案 是A 320飞机的 设计方案（见 图3)，机身和 机翼材料都是 金属材料。机身侧壁板和水平十字接头搭接，水平十字接 头和中央翼/外翼上壁板采用搭接形式，和1#肋搭接。中 央翼/外翼壁板的长桁采用的是工字型的，水平三叉接头 和机翼/外翼下壁板采用搭接形式，外加个连接带板。中 央翼/外翼上壁板工字长桁通过拉伸接头与1#肋连接。2.2方案二 中央翼 、连接带板 央翼和外翼--------- 图3 A 320翼根设计方案一 网址： w w w .j x g cs.co m 电由 L h rb e n g i n e e r@163.co m 2017 年第 5 期 99

木塑复合材料概述

木塑复合材料 摘要：木塑复合材料具有比单独的木质材料和塑料产品更优异的品质，是实木的理想替代品，它的出现可以减少废弃木料和塑料对环境的污染，也适应现代材料复合化发展的规律。本文介绍了木塑复合材料的定义、特点、加工工艺、分类和应用以及未来发展的趋势，并对木塑复合材料的优缺点进行了分析，充分肯定了发展木塑复合材料的必要性和可行性。 关键词：木塑；性能；加工工艺；分类；应用；发展趋势 随着森林资源的减少，木材供应量逐渐下降，已不能满足人们的生产生活需要。同时，塑料制品废旧物的处理也日益成为一个急待解决的环境问题。一种新型材料——木塑复合材料成为木材的理想代用品。木塑复合材料系使用木粉或植物纤维超高份额填充热塑性塑料树脂或热塑性塑料再生料，添加部分相关改性剂，经挤出成型为板材、型材、管材而成。此类产品可替代相应木制品，人们由此可节约大量的森林资源，处理掉大量的废旧塑料及木材加工中产生的废弃木粉，故可大大有利于保护并改善生态环境，是符合2l世纪发展方向的环保型化工新材料。 1 木塑复合材料定义及特点 1.1 木塑复合材料的定义 木塑复合材料是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，目前国内外对此称谓不一，也有将其称之为：塑木、环保木、科技木、再生木、聚合木、聚保木、塑美木或保利木，英文名称：Wood-Plastic Composites,缩写为WPC。一般说来，以生物质材料为基添加一定比例的塑料原料制成的材料，或以塑料原料为基添加一定比例的生物质材料制成的材料，均可称为木塑复合材料。 1.2 木塑复合材料的特点： (1)原料资源化，其生物质材料部分基本分为废弃物利用，来源广泛，价值低廉；塑料组分要求不高，新、旧料或混合料均可，充分体现了资源的综合利用和有效利用； (2)产品可塑化，木塑产品为人工整体合成制品，可根据使用要求随机调整产品工艺和配方，从而生产出不同性能和形状的材料，其型材利用率接近100%； (3)应用环保化，木塑材料的木/塑基料及其常用助剂均环保安全，无毒无害，其生产加工过程中也不会产生副作用，故对人体和环境均不构成任何危害； (4)成本经济化，即木塑制品实现了低价值材料向高附加值产品的转移，不仅维护费用极低，而且产品寿命数倍于普通天然木材，综合比较具有明显的经济优势； (5)回收再生化，即木塑材料的报废产品及回收废品均可100%的再生利用，且不会影响产品使用性能，能够真正实现“减量化、再生化、资源化”的循环经济模式。

复合材料结构装配过程中的制孔和连接

复合材料结构装配过程中的制孔和连接 哈飞集团徐福泉高大伟 复合材料结构装配综述 先进复合材料的主要优势之一就是可以更大程度的发挥飞机结构设计人员的智慧，思路更加广阔，设计结构更加灵活。可以创造出尺寸大、结构复杂、整体成型的复合材料机体结构的同时，减少了零件的数量，减少了连接用紧固件数量，减少了装配工装和装配操作工序的工作量。但不管怎样，由于设计、工艺、检查和维修等制约因素的影响，连接装配过程必不可少。因此复合材料零件仍然需要参与装配，包括复合材料零件之间的装配，以及复合材料零件同其它类型零件之间的装配。与金属结构相比，复合材料连接紧固件数量少了，但质量要求更高了，从其它文献中的数据以及实际估算，装配总成本与零件总成本基本相当。 国外在A380、B787、JSF等飞机的大型、开敞型结构件上，使用了数字化装配技术，利用通用自动化装配工作台和自动钻铆设备等手段，保证了飞机装配的高质量和高效率；就目前国内的制造水平来看，数字化制造技术在探索阶段，较少应用，虽然局部采用了数字化技术，如在协调方式上局部采用了数字量传递方法，大多仍采用手工装配，需要较多的劳动力。复合材料装配过程比较复杂，装配过程包括了不同的装配级别和多个步骤：如直升机尾部的装配，分三级进行：第一级是框、梁、肋及加强件等的定位装配；第二级是与蒙皮间的定位，间隙调整，加胶膜，钻孔、坚固件安装，胶接固化后的修整；第三级是协调互换部位的加工和协调孔的钻制，安装接头、平尾和上垂尾等部件，进行密封和电搭铁安装等等。以上只是简要描述了大结构装配过程中常常要用到的装配流程以及工艺过程。 本文主要介绍基本的加工和装配操作，重点在复合材料零件制孔及常用的几种连接方式。 复合材料结构装配的特点 飞机复合材料零件装配与金属零件装配相比，具有以下的特点： 1)受复合材料零件原材料、制造工艺方法以及材料本身特性限制，复合材料零件厚度、平面度、角度等尺 寸和形位公差较机加零件大，因此在装配设计时需要考虑一定的补偿方法。 2)紧固件与复合材料零件间的电化学腐蚀，尤其是碳纤维复合材料与铝或镀镉的紧固件相接触时，玻璃纤 维或芳纶不导电，不会产生电化学腐蚀。 3)复合材料属脆性材料，断裂延伸率1%～3%，对装配间隙敏感，间隙在0.2mm-0.8mm应使用液体垫片， 大于0.8就应使用固体垫片，否则易造成树脂碎裂、局部分层等损伤。 4)大多复合材料零件由很多层材料铺叠而成，单层面内强度远大于层间强度，制孔时易出现出口处孔边缘 纤维劈裂。 5)复合材料与金属零件同时制孔时，如从材料钻向金属，易造成金属屑损伤复合材料孔壁的情况。 6)复合材料层间强度低，易冲击性分层，不宜采用带有冲击力拉装配方法，如锤铆。 7)复合材料零件不易采用过盈配合（间隙配合的强度只占基体完整强度的20%-50%），易造成孔壁四周损 伤，或采用小过盈量（1%～2%）配合，且必须使用金属衬套。 复合材料连接失效的形式 复合材料结构在连接装配后，可能存在6种损坏模式。 A：零件剪切破坏，可能由于边距不够或在载荷方向的纤维比例过大。 B：零件断裂破坏，可能宽度不够或在垂直于载荷方向的纤维比例过大。 C：零件角破坏，可能边距不够或45度方向纤维少。 D：零件孔边破坏，孔周分层及基本压碎，这是6种损坏形式中可能危害最小的一种。 E：紧固件拉脱，可能由于锪窝太深（一般窝深不能超过总厚的2/3，剩余部分不能小于0.5mm）或钉头太小；装配间隙没有处理好。。 F：紧固件失效，钉夹紧长度选择不当；夹紧力不够；装配间隙没有处理好。

复合材料在飞机航空中的应用与发展

复合材料在飞机航空中的应用与发展姓名:李经纬学号：0823020124 复合材料大量用于航空航天工业和汽车工业，特别是先进碳纤维复合材料用于飞机尤为值得注意。不久前，碳纤维复合材料只能在军用飞机用作主结构，但是，由于技术发展的进步，先进复合材料已开始在民航客机止也应用作主结构，如机身、机翼等。 一．飞机结构用复合材料的优势 现今新一代飞机的发展目标是“轻质化、长寿命、高可靠、高效能、高隐身、低成本”。而复合材料正具备了上面的几个条件，成为实现新一代飞机发展目标的重要途径。 复合材料具有质轻、高强、可设计、抗疲劳、易于实现结构/功能一体化等优点，因此，继铝、钛、钢之后迅速发展成为四大飞机结构材料之一。 复合材料在飞机结构上的应用首先带来的是显著的减重效益，复合材料尤其是碳纤维复合材料其密度仅为1.6g/cm3左右，如等量代替铝合金，理论上可有42%的减重效果。 近年来随着复合材料技术的深入研究和应用实践的积累，人们清楚地认识到：复合材料在飞机结构上应用效益绝不仅仅是减重，而且给设计带来创新舞台，通过合理设计，还可提供诸如抗疲劳、抗振、耐腐蚀、耐久性和吸透波等其它传统材料无法实现的优异功能特性，可极大地提高其使用效能，降低维护成本，增加未来发展的潜力和空间。尤其与铝合金等传统材料相比，可明显减少使用维护要求，降低寿命周期成本，特别是当飞机进入老龄化阶段后效果更明显，据说B787较之B767机体维修成本会降低30％，这在很大程度上应归功于复合材料的大量应用。同时，大部分复合材料飞机构件可以整体成型，大幅度减少零件数目，减少紧固件数目，减轻结构质量，降低连接和装配成本，从而有效地降低了总成本，如 F/A-18E/F零件数减少42%，减重158kg。复合材料整体成型技术还可消除缝隙、台阶和紧固件，无疑对提高军机的隐身性能也具有非常重要的贡献。 二．飞机结构用复合材料的发展过程 先进复合材料于上世纪60年代中期一问世，即首先用于飞行器结构上。30多年来先进复合材料在飞机结构上应用走过了一条由小到大、由次到主、由局部到整体、由结构到功能、由军机应用扩展到民机应用的发展道路。 1.复合材料在军用飞机上的发展过程 纵观国外军机结构用复合材料所走过的道路，大致可分为三个阶段： 第一阶段复合材料主要用于受力较小或非承力件，如舱门、口盖、整流罩以及襟副翼、方向舵等，大约于上世纪70年代初完成。 第二阶段复合材料主要用于垂尾、平尾等尾翼一级的次承力部件，以F-14硼/环氧复合材料平尾于1971年研制成功作为标志，基本于上世纪80年代初完成。此后F-15、F-16、F-18、幻影2000和幻影4000等均采用了复合材料尾翼，此时复合材料用量大约只占全机结构重量的5%。 第三阶段复合材料开始应用于机翼、机身等主要的承力结构，受力很大，规模也很大。主要以1976年美国原麦道公司研制成功FA-18复合材料机翼作为里程碑，此时复合材料用量已提高到了13%，军机结构的复合材料化进程进一步得到推进。此后世界各国所研制的军机

木塑复合材料及其材料配方

木塑复合材料及其材料配方 木塑复合材料是采用热熔塑胶，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它们的共聚物作为胶粘剂，用木质粉料如木材、农植物秸杆、农植物壳类物粉料为填充料，经挤压法成型或压制法、注塑法成型所形成的复合材料。其中的热熔塑胶原料可采用工业或生活的废弃料，木粉也可以采用木材加工的下脚料、小径材等低品质木材。从生产原料的角度而言，木质塑料制品减缓和免除了塑料废弃物的公害污染，也免除了农植物焚烧给环境带来的污染。复合过程中材料配方的选择涉及到如下几个方面： 1.聚合物 用于木塑复合材料加工中的塑料可以是热固性塑料和热塑性塑料，热固性塑料如环氧树脂，热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚氧乙烯(PVC)。由于木纤维热稳定较差，只有加工温度在200℃以下的热塑性塑料才被广泛使用，尤其是聚乙烯。塑料聚合物的选择主要依据有：聚合物的固有特性、产品需要、原料可得性、成本及对其熟知的程度。如：聚丙烯主要用于汽车制品和日用生活品等，聚氯乙烯主要用于建筑门窗、铺盖板等。此外，塑料的熔体流动速率(MFI)对复合材料性能也有一定影响，在相同加工工艺条件下，树脂的MFI较高，木粉的总体浸润性较好，木粉的的分布也越均匀，而木粉的浸润性和分布影响复合材料的机械性能，尤其是冲击强度。 2.添加剂 由于木粉具有较强的吸水性，且极性很强，而热塑性塑料多数为非极性的，具有疏水性，所以两者之间的相容性较差，界面的粘结力很小，常需使用适当的添加剂来改性聚合物和木粉的表面，以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。而且，高填充量木粉在熔融的热塑性塑料中分散效果差，常以某种聚集状态的形式存在，使得熔体流动性差，挤出成型加工困难，需加入表面处理剂来改善流动性以利于挤出成型。同时，塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能及其成品的使用性能，提高木粉和聚合物之间的结合力和复合材料的机械性能。常用的添加剂包括如下几类： a)偶联剂能使塑料与木粉表面之间产生强的界面结合；同时能降低木粉的吸水性，提高木粉与塑料的相容性及分散性，所以复合材料的力学性能明显提高。常用的偶联剂主要有：异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙剂(MAN-g-PP)、乙烯-丙烯酸酯(EAA)。一般偶联剂的添加量为木粉添加量的1wt%～8wt%，如硅烷偶联剂可以提高塑料与木粉的粘结力，改善木粉的分散性，减少吸水性，而用碱性处理木粉只能改善木粉的分散性，不能改善木粉的吸水性及其与塑料的粘结性。需注意的是马来酸盐偶联剂与硬脂酸盐润滑剂会发生相斥的反应，一起使用时导致产品质量和产量降低。 b)增塑剂对于一些玻璃化温度和熔融流动粘度较高的树脂如硬度PVC，与木粉进行复合时加工困难，常常需要添加增塑剂来改善其加工性能。增塑剂分子结构中含有极性和非极性两种基因，在高温剪切作用下，它能进入聚合物分子链中，通过极性基因互相吸引形成均匀稳定体系，而它较长的非极性分子的插入减弱了聚合物分子的相互吸引，从而使加工容易进行。在木塑复合材料中常要加入的增

复合材料结构干涉连接

摘要 复合材料可根据原组分材料优点互补特点，因此可设计出综合性能较出色的材料。为满足结构完整性要求，复合材料连接要求能承受一定的静荷载和疲劳荷载。复合材料连接部位较大的应力集中使它成为复合材料结构的重要强度薄弱环节。干涉连接是复合材料接头中非常重要的连接形式。纤维复合材料是人们按照需要创造出来的一类人工结构材料，其主要优点是沿纤维方向具有很高的比强度和比模量，为减轻结构重量提供了很大的潜力。本文重点研究了复合材料干涉连接技术。研究材料为连续碳纤维增强树脂基复合材料：碳/环氧树脂T300/QY8911，以下简称复合材料。 首先，本文对复合材料力学性能进行了全面细致的介绍，概括了该领域的国内外研究现状，并在此基础上引出本文的研究宗旨，从数值模拟方面对其做进一步辅助分析。 其次，利用ANSYS10．0软件对平板复合材料接头在单孔铆钉连接拉伸状态下的力学性能进行了有限元分析，在分析过程中采用静态接触算法模拟铆钉与复合材料板的干涉配合过程。通过对ANSYS数值模拟发现复合材料相同角度铺层的力学性能由一定的相似性。对间隙配合下和干涉配合下结构连接处的力学性能进行比较发现：复合材料层合板合适的干涉配合连接下，应力集中得到缓解，结构连接处的强度得到提高。 再次，利用ANSYS10．0软件对平板复合材料接头在单孔铆钉连接下采用不同干涉量、模量比和摩擦系数时的力学性能进行了有限元分析比较。结合研究结果和理论推导表明：当采用合适的干涉量、模量比和摩擦系数时，结构连接处强度得到很好的优化。 最后，本文对研究内容作了总结，针对论文中暂未解决的问题对后续工作作了展望。 关键词：复合材料；干涉连接；应力集中 ABSTRACT Composite materials can be complementary advantages based on the I / 1

粒子填充型导电复合材料的导电机理

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粒子填充型导电复合材料的导电机理 作者：周静， 孙海滨， 郑昕， 刘俊成， Zhou Jing， Sun Haibin， Zheng Xin， Liu Juncheng 作者单位：周静,孙海滨,刘俊成,Zhou Jing,Sun Haibin,Liu Juncheng(山东理工大学,淄博,255091)， 郑昕,Zheng Xin(金晶玻璃集团,淄博,255200) 刊名： 陶瓷学报 英文刊名：JOURNAL OF CERAMICS 年，卷(期)：2009，30(3) 被引用次数：0次 参考文献(20条) 1.张佐光功能复合材料 2004 2.贾向明.李光宪.陆玉本本证导电复合高分子材料的研究与进展 2003(154) 3.Fish D.Zhou G.Smid J Ring opening polymerization of cyclotetrasiloxanes with large substituents 1990(01) 4.Kirkpatrick S Electrical conduction in a nonconjugated polymer doped with SnCl4 and SbCl5 1973 5.Aharoni S M ElectricaI resistivity of a composite of conducting particles in an insulating matrix 1972(05) 6.Janzen J On the critical conductive filler loading in antistatic composites 1975(02) 7.Stauffer D.Ahamoy A Introduction to percolation theory 1991 8.樊中云论两相材料中结构与性能的关系 1996(zk) 9.Sumita M.Takenaka K Characterization of dispersion and percolation of filled polymers; molding time and temperature dependence of percolation time on carbon black filled low density polyethylene 1995 https://www.wendangku.net/doc/8d12969965.html,ndauer R Electrical conductivity in inhomogeneous media 1978 11.Mclachlan D S Measurement and analysis of a model dual-conductivity medium using a generalized effective medium theory 1988(08) 12.Mclachlan D S.Blaszkiewicz M.Newnham R E Electrical resistivity of composites 1990(08) 13.Rajagopal C.Stayam M Studies on electrical conductivity of insulator-conductor composites 1978(11) 14.Asada T Two-step percolation in polymer blends filled with CB PTC effect in CB/epoxy polymer composites 1987(04) 15.Medalia A I Electrical conduction in carbon black composites 1986(03) 16.Shklovskii B I.Efros A L Electronic processes of doped semiconductors 1984 17.Simmons J G Generalized formula for the electric tunnel effect between similar electrodes separated by a thin insulating film 1963(06) 18.Ezquerra T A.Kulescza M.Cruz C S Charge transport exponents 1990(12) 19.雷忠利.成长谋.孟雅新导电复合材料中的双逾渗行为及其应用 2002(06) 20.Van Beck L K.Van Pul B I Internal field emission in carbon black-loaded natural rubber vulcanizates 1962

船用复合材料连接结构稳定性分析方法

第３６卷第４期 哈　尔　滨　工　程　大　学　学　报 Ｖｏｌ．３６№．４２０１５年４月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ａｐｒ．２０１５ 船用复合材料连接结构稳定性分析方法 于福临，姚熊亮，郭君，王耀辉 （哈尔滨工程大学船舶工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１） 摘　要：针对船用复合材料连接结构失稳问题，采用传递矩阵法对复合层梁稳定性进行研究，推导了船用复合层梁的等效刚度，提出了船用复合层梁连接结构的稳定性计算方法，并将计算结果与数值仿真和稳定性试验结果进行对比，对计算方法进行验证。结果表明，本文提出的方法对于船用复合材料连接结构稳定性求解有较高的精度。通过本文的研究，丰富了复合层梁结构稳定性计算方法，为复合材料连接结构的设计和制造，提供了工程设计参考。关键词：复合材料；连接结构；稳定性；等效刚度；传递矩阵；试验ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－７０４３．２０１３１２０３２网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．Ｕ．２０１５０３３１．１７１０．０２６．ｈｔｍｌ中图分类号：Ｕ６６３．６　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６－７０４３（２０１５）０４－０４３７－０４ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｆｏｒｍａｒｉｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＹＵＦｕｌｉｎ，ＹＡＯＸｉｏｎｇｌｉａｎｇ，ＧＵＯＪｕｎ，ＷＡＮＧＹａｏｈｕｉ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆａｓａｎｄｗｉｃｈｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄｗａｓａｐｐｌｉｅｄｔｏａｄｄｒｅｓｓｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｈｅａｒｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅｓａｎｄｗｉｃｈｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｅａｍｗｅｒｅｄｅｒｉｖｅｄａｓｐａｒｔｏｆｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｈａｓａｈｉｇｈｓｔａｂｉｌｉｔｙｓｏｌｕｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｆｏｒｔｈｅｍａｒｉｎｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｎｒｉｃｈｅｓｓｔａｂｉｌｉｔｙｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｄｅｓｉｇｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｊｏｉｎｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｓｔａｂｉｌｉｔｙ；ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｉｆｆｎｅｓｓ；ｔｒａｎｓｆｅｒｍａｔｒｉｘｍｅｔｈｏｄ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ收稿日期：２０１３－１２－１１．网络出版时间：２０１５－０３－３１．基金项目：国家安全重大基础研究基金资助项目（６１３１５７）；国家自然 科学基金重点资助项目（５０９３９００２）；国家自然科学基金资助项目（５１２７９０３８）． 作者简介：于福临（１９８８－），男，博士研究生； 姚熊亮（１９６３－），男，教授，博士生导师． 通信作者：于福临，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｆｕｌｉｎ＠ｈｒｂｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ． 复合材料具有可设计性强的特点，以其无法比拟的优势在航空航天、船舶工程、建筑工程、兵器工业等 领域得到了应用［１］ 。夹层复合材料在舰船隐身设计中 得到了广泛应用［２］ ，采用隐身设计的舰船结构除满足隐身设计要求外，还需要满足基本的强度、刚度、稳定 性甚至是抗爆性能要求［３］ 。复合层梁的稳定性计算是 结构分析的重要组成部分［４］ 。船舶桅杆复合材料结构设计中，为保证结构的强度，在结构的端部进行了结构的加强，厚度及材料配置与中间位置不同，使得材料性能存在长度方向上的截面的变化。对于变截面复合材料结构稳定性问题的研究主要集中在复合材料刚度计 算方法和失稳临界载荷的计算［５］ ，但相关试验较少。针对船用复合材料连接结构在试验中出现的失稳模式，采用了传递矩阵方法对稳定性计算方法进行分析，并开展了数值仿真和模型试验，对计算方法的精度进行了验证。 １　连接结构失稳问题 １．１　模型 图１表示本文采用的船用复合层梁结构横剖面形式。表面由弹性模量较大的玻璃钢组成；芯材由密度低、弹性模量较小的泡沫组成。 船舶桅杆受力复杂，特别是复合层板结构应用到船体上时，在受到重力和风载荷、惯性力等载荷作用时，桅杆与钢质船体甲板的连接部位容易发生失稳，连接结构的稳定性会影响到桅杆整体性能，应予以重点 考核。 图１　复合材料剖面图Ｆｉｇ．１　Ｓａｎｄｗｉｃｈｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｒｏｆｉｌｅ １．２　稳定性破坏模式 为了研究复合层梁结构的稳定性问题，本文开展

复合材料结构用紧固件及机械连接技术

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/8d12969965.html, 复合材料结构用紧固件及机械连接技术 作者：万永 来源：《科学与财富》2018年第21期 摘要：复合材料结构用紧固件在应用中又极其复杂的环境，如何与机械连接技术相结 合，互为提升，是当下重要课题。 关键词：复合材料；强度；机械连接 1.前言 我国科技不断进步，不断追赶欧美发达国家，离不开我国多年来对高精尖科技及材料的不懈研究。 2.复合材料的发展及市场 由于复合材料具有比强度高，比刚度高，疲劳寿命长，耐腐蚀等优点，被广泛应用于各类先进飞机。复合材料的机械连接问题比金属材料的复杂和严重。这主要是由于一方面各向异性复合材料具有高脆性并因此受到复合力的事实。另一方面，复合材料重新分布载荷的能力非常小。因此，大量的近似设计不能像金属一样使用。 在飞机组装中，通常有机械连接，固井和焊接连接。机械连接主要包括螺栓连接和铆接连接，主要用于要求较高负载或要求较高疲劳寿命的部件。机械连接具有连接可靠，工艺简单，反复拆卸的优点。它是飞机装配的主要连接方式，占飞机结构总连接的70%以上。据统计，飞机机械连接通常有数十万至数百万个紧固孔。大量的紧固孔是飞机结构中应力的薄弱部分。因此，在复杂的交变载荷下，机械连接部件易于疲劳和损坏。这是服役飞机中最常见的损坏形式之一。 一般来说，飞机的故障总数，对身体的伤害数量一般占到12%？30%。但是，由于机载产品系统可以在故障后用新产品替换，因此飞机机体的使用寿命决定了飞行器的总飞行寿命。在机体遭到破坏时，疲劳失效占80%以上，其中多达75%？80%的机体因疲劳失效而引起的机械连接结构。因此，机械连接的寿命在一定程度上决定了飞机的飞行寿命。 因此，有必要增加使用复合材料的比例。例如，美国的F-22猛禽战斗机使用了35%的复合材料。美国B787梦幻客机使用的复合材料比例也达到了50%。有些国家甚至规定，在90 年代以后设计飞机时，当复合材料使用比例低于20%时，设计基本可以推翻。复合材料机械接头在疲劳载荷作用下，主要有以下破坏方法：拉伸破坏，剪切破坏，拉伸破坏，挤压破坏，脱落破坏及其组合。 3.复合材料结构用紧固件种类

机翼结构用复合材料的力学性能要求

机翼结构用复合材料的力学性能要求 材料的进展是结构发展的基础，但新材料的性能指标则取决于结构设计的需求，复合材料从第一代到第二代的发展就经历了这样的过程。当复合材料在以刚度控制为主的尾翼构件中应用时，在确定第一代复合材料体系（以T300为代表的碳纤维和以5208与913C为代表的树脂体系）的性能指标时，波音公司的要求起了决定性作用。20世纪70年代末开始探索将复合材料用于强度控制为主的机翼结构（特别是民机机翼结构）时，飞机设计师大多认为，只有将压缩设计许用值提高到6000με才有可能满足减重和成本的要求，正是它们的需求提出了研制第二代复合材料体系（以T800、IMS为代表的中模高强碳纤维和以3900、8552和M21为代表的韧性树脂体系）的要求。但这样的复合材料体系并未实现6000με压缩设计许用值来实现减重目标，国外复合材料机翼结构降低成本的目标是通过采用自动化制造工艺、采用共固化与共胶接等先进工艺来实现整体化结构设计，以及利用复合材料结构优异的抗疲劳与抗腐蚀性能降低维护费用等途径实现的，因此目前国外的第二代复合材料体系是否是机翼结构的最佳材料值得探讨。本文试图从机翼结构的结构完整性要求和复合材料抗冲击性能与压缩设计许用值的关系出发，探讨适用于机翼结构的复合材料力学性能要求，以及对碳纤维和树脂性能的相应要求。 复合材料机翼结构完整性要求分析 飞机结构完整性要求的定义是：“影响飞机安全使用和成本费用的机体结构件的结构强度、刚度、损伤容限、耐久性和功能的总称。”[1]由于复合材料结构通常具有优异的抗疲劳和抗腐蚀性能，耐久性一般不是设计考虑的主要因素，因此约束设计的主要因素是强度、刚度和损伤容限要求，其中刚度要求除了动特性外主要是稳定性问题。复合材料民机机翼结构，特别是上蒙皮结构通常采用的强度设计准则包括： （1）强度/稳定性要求。所有的结构部件要满足100%设计极限载荷（DUL）；低于115%DUL 时不出现总体屈曲；低于100%DUL时不出现局部的壁板屈曲。 （2）损伤容限要求。蒙皮壁板含目视勉强可见冲击损伤（BVID）时，蒙皮壁板应能承受100%DUL；内部骨架和桁条含有最大不超过27J的冲击损伤时，应能承受100%设计限制载荷（DLL）；蒙皮壁板含目视可见冲击损伤（VID）时，应能承受100%DLL；蒙皮壁板含有像主发动机破坏后可能遇到的离散源损伤或切断一根桁条及其相邻的蒙皮跨时，蒙皮壁板应能承受70%的DLL。 （3）维修性要求。要求部件上任意部位可检损伤能够用螺接补片修理，修理后要求结构在