[发明专利]一种基于韧性表层设计的复合材料损伤修复方法

说明书

本发明专利公开了一种基于韧性表层设计的复合材料损伤修复方法，具体涉及复合材料损伤修复方法的技术领域。包括如下步骤：S1、表面处理；S2、韧性层设计；S3、贴补修复。采用本发明技术方案解决了现有复合材料的修复方法在胶接的应力集中区，由于较大的剥离应力和剪切应力，容易使复合材料表面发生分层破坏而提前失效的问题，可用于提高复合材料修复的修复效率。

技术领域

本发明涉及复合材料损伤修复方法的技术领域，特别涉及一种基于韧性表层设计的复合材料损伤修复方法。

背景技术

复合材料在受到撞击或是碰撞后会产生凹痕或穿孔，对于构件局部损伤的修复，现有技术常采用相同材质的板材进行贴附，从而到达对凹痕或穿孔的处理，但该方法往往修复效果不好，在贴附的胶层中，复合材料中的应力峰值出现在搭接区端部的复合材料表层。复合材料常用基体的韧性较低，在胶接的应力集中区容易发生分层破坏，从而使胶接副从此处破坏而造成修复材料补片提早脱落的问题，并未完全发挥胶层和补片的性能；得到的修复效果较差。

复合材料胶接连接中，复合材料的分层破坏经常导致接头的提前破坏，降低了连接强度。通过提高被粘接物Z向的韧性和剪切韧性是降低复合材料被粘接物对Z向拉伸载荷和剪切载荷敏感性的一种简单方法。

发明内容

本发明意在提供一种基于韧性表层设计的复合材料损伤修复方法，解决了现有复合材料的修复方法易在修补处产生复合材料的分层破坏经常导致接头的提前破坏，降低连接强度的问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于韧性表层设计的复合材料损伤修复方法，包括如下步骤：

S1、表面处理：

用砂纸对损伤的复合材料构件进行轻微打磨，清除表面树脂，对打磨过的复合材料粘接部位采用丙酮进行擦拭，在施工前应保证表面无油污、粉尘或其他污染物；

S2、韧性层设计

将韧性基体和增强材料制成韧性层；将韧性层贴附在被修复的结构的表面形成韧性层；

S3、贴补修复

采用真空袋压的工艺制作好需要贴补的补片。将提前预制的补片的表面按照S1的步骤进行处理，然后再将补片贴补到制作了韧性层的修复区域，最后加压加温使胶黏剂固化，实现贴补修复。

进一步的，所述韧性基体为韧性的胶黏剂。

通过上述设置，韧性胶黏剂获取方式广，工艺操作性好，在实际修复中有较大的优势。另外，胶粘剂的韧性高，制成的韧性层的厚度比较薄而且面积大于补片。比较薄的目的在于韧性层的边缘不至于产生较大的应力集中，从而避免韧性层边缘发生被修复件的分层破坏；面积大于补片的目的在于韧性层能完全覆盖补片边缘的应力集中区，使得补片应力集中产生的影响被韧性层所缓解，避免被修复件发生分层破坏。

进一步的，所述增强材料采用纤维预浸料。

通过上述设置，增强材料从构型上是纤维状，从尺寸上可以是微米级。通过改变裂纹扩展路径、纤维拔出、桥联等机制，阻碍复合材料层间的破坏，提高其断裂韧性。

进一步的，所述韧性层的制作方法采用手工铺贴的方法。

通过上述设置，手工铺贴的可操作性高，适用范围广，基本能够适合所有的贴补修复。

进一步的，在贴补修复时采用分步固化工艺。

通过上述设置，提前将预浸料制成的补片固化，然后与韧性层进行共固化。如此可以避免韧性胶与补片中的树脂相互扩散发生其他反应，生成异质导致性能下降。

进一步的，所述分布固化工艺采用机械加压加热固化或通过真空袋压、热压罐工艺进行加压加热固化。