[发明专利]一种飞机复合材料层间拉伸应力设计许用值确定方法

权利要求书

1.一种飞机复合材料层间拉伸应力设计许用值确定方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：确定飞机复合材料层间拉伸应力设计许用值的影响参数包括考虑材料批次与工艺的B基准值系数k_b、环境影响系数k_ekdf、铺层比例影响系数C_layup、厚度影响系数C_t、转角半径联合厚度影响系数C_r/t、损伤影响系数C_d、热循环影响系数C_tc；

步骤2：确定飞机复合材料层间拉伸应力设计许用值的计算公式为

[σ]＝σ_B-basis×C_layup×C_t×C_r/t×C_d×C_tc     (1)

其中，σ_B-basis为考虑材料批次与工艺及环境影响的飞机复合材料层间拉伸应力B基准值；

步骤3：确定试验矩阵：

步骤3.1：确定试验项目：根据所述影响参数，确定试验项目包括基准值试验、5种设计参数影响试验；第1、2、3、4、5种设计参数影响试验分别为铺层比例影响试验、厚度影响试验、转角半径联合厚度影响试验、损伤影响试验、热循环影响试验；

步骤3.2：确定各试验项目的载荷类型、试验环境、试验组数、试验件数量、试验件批次及固化炉次、试验件尺寸：

步骤3.2.1：确定载荷类型：所述热循环影响试验的载荷类型为热循环载荷，其他试验的载荷类型均为静力载荷；

步骤3.2.2：确定试验环境：所述基准值试验的试验环境包括5种试验环境，第1、2、3、4、5种试验环境分别为低温干态、室温干态、室温湿态、高温湿态1、高温湿态2；所述设计参数影响试验的试验环境均为室温干态；

步骤3.2.3：确定试验组数：确定第i∈{1,2,...,5}种试验环境下的基准值试验组数为m_i，m₁≥1,m₂≥3,m₃≥1,m₄≥1,m₅≥1；确定第j∈{1,2,...,5}种设计参数影响试验的试验组数为n_j，n₁≥2,n₂≥1,n₃≥2,n₄≥2,n₅≥1；

步骤3.2.4：确定试验件数量：确定每组试验的试验件数量为M≥3；

步骤3.2.5：确定试验件批次及固化炉次：室温干态下的不同组基准值试验的试验件批次不同，室温干态下的同一组基准值试验的试验件批次相同且来自N个固化炉次；除了室温干态下的基准值试验，其他所有试验的试验件批次及固化炉次均相同；

步骤3.2.6：确定试验件尺寸：参考ASTMD6415试验标准，确定各组试验的试验件尺寸；

步骤4：确定试验标准：确定试验环境标准、环境影响试验吸湿饱和量判定标准、热循环影响试验循环次数和温度谱、试验件破坏的判定标准；

步骤5：参考ASTMD6415试验标准，结合步骤3中确定的试验矩阵和步骤4中确定的试验标准进行试验，得到每组试验中每个试验件的首次载荷下降处的总载荷P，根据P计算每个试验件的层间拉伸应力σ_r，进一步计算每组试验中所有试验件的层间拉伸应力平均值，再进一步计算第i∈{1,2,...,5}种试验环境下的基准值试验中所有试验组的层间拉伸应力平均值(σ_Average)_i、第j∈{1,2,...,5}种设计参数影响试验中所有试验组的层间拉伸应力平均值最小值(σ_Average-min)_j，根据(σ_Average)₂计算室温干态下的层间拉伸应力B基准值(σ_B-basis)_RTD；

步骤6：计算B基准值、各影响参数：

步骤6.1：计算考虑材料批次与工艺的B基准值系数k_b为

步骤6.2：计算环境影响系数k_ekdf为

步骤6.3：计算考虑材料批次与工艺及环境影响的飞机复合材料层间拉伸应力B基准值为

σ_B-basis＝k_b×k_ekdf×(σ_Average)₂      (4)

步骤6.4：计算铺层比例影响系数厚度影响系数转角半径联合厚度影响系数损伤影响系数热循环影响系数

步骤7：将步骤6中得到的σ_B-basis、C_layup、C_t、C_r/t、C_d、C_tc的值带入公式(1)，得到飞机复合材料层间拉伸应力设计许用值[σ]。