[发明专利]基于AML方法的复合材料填孔压缩强度设计许用值试验方法

摘要

本发明涉及一种基于AML方法的复合材料填孔压缩强度设计许用值试验方法，包括第一阶段：通过积木式试验获元件级试验获取工艺批次影响因子C_BB、湿热环境影响因子C_EN、直径影响因子C_D、宽度‑直径比影响因子C_W/D、拧紧力矩影响因子C_TORQ、间隙影响因子C_GAP、孔沉头影响因子C_CSK和填孔压缩强度基本值S_BASE；第二阶段：通过公式得到填孔压缩强度设计许用值S_FHC‑ALL。本发明与以往试验方法相比，具有试验件数量更少，试验周期更短，试验经费更少，考虑影响因子更全面，所获填孔压缩设计许用值更接近工程实际的技术特点。该发明为军、民机复合材料结构获取填孔压缩强度设计许用值提供了新的可行试验方法。

主权项

1.一种基于AML方法的复合材料填孔压缩强度设计许用值试验方法，其特征在于，包括第一阶段：通过积木式试验元件级试验获取工艺批次影响因子C_BB、湿热环境影响因子C_EN、直径影响因子C_D、宽度‑直径比影响因子C_W/D、拧紧力矩影响因子C_TORQ、间隙影响因子C_GAP、孔沉头影响因子C_CSK和填孔压缩强度基本值S_BASE，其中第一阶段中，将试验件规划成三种AML值的试验件组，形成第一试验件组、第二试验件组及第三试验件组，第一试验件组的AML值为‑28，第二试验件组的AML值为0，第三试验件组的AML值为25，以及获取所述工艺批次影响因子C_BB的过程为：采用B基准值简化采样试验矩阵形式，分别从第一试验件组抽取18个第一试验件、从第二试验件组抽取18个第二试验件、从第三试验件组抽取18个第三试验件；每组均采用3个批次预浸料、2个固化循环，18个试验件；在湿热环境、几何参数、铺层顺序等条件完全相同情况下，通过如下公式计算所述工艺批次影响因子C_BB，上式中，σ_{B基准值/RTD}——代表室温干态状态的B基准值；σ_平均/RTD——代表室温干态状态的平均失效应变；所述湿热环境影响因子C_EN的获取过程为：获取同一材料批次、同一固化工艺、相同几何参数的第一试验件、第二试验件及第三试验件均18个，并均分成3组，一组试验件进行低温干态CTD试验、一组试验件进行室温干态RTD试验，最后一组试验件进行高温湿态ETW试验，用于得到湿热环境影响因子C_EN，所述湿热环境影响因子C_EN通过如下公式得：C_EN＝S_i/S_RTD上式中，S_i——代表高温湿态ETW或低温干态CTD平均失效应变；S_RTD——代表室温干态平均失效应变；所述直径影响因子C_D的获取过程为：自第一试验件组、第二试验件组和第三试验件组中获取同一材料批次、同一固化工艺、几何参数中仅直径不同的试验件各36件，并均分成6组，每组的试验件均进行室温干态RTD试验件，并通过如下公式得到直径影响因子C_D：C_D＝(S_D/S_1/4)上式中，S_D——代表不同直径试验件平均压缩失效应变；S_1/4——代表直径为1/4in试验件平均压缩失效应变；所述宽度‑直径比影响因子C_W/D的获取过程为：自第一试验件组、第二试验件组和第三试验件组中获取同一材料批次、同一固化工艺、几何参数中仅宽度‑直径比不同的试验件各36件，并均分成6组，每组的试验件均进行室温干态RTD试验，并通过如下公式得到所述宽度‑直径比影响因子C_W/D：C_W/D＝(S_W/D/S₅)上式中，S_W/D——代表不同宽度‑直径比试验件平均压缩失效应变；S₅——代表宽度‑直径比为5试验件平均压缩失效应变；所述拧紧力矩影响因子C_TORQ的获取过程为：自第一试验件组、第二试验件组和第三试验件组中获取同一材料批次、同一固化工艺、几何参数中仅拧紧力矩不同的试验件各12件，并均匀分成2组，每组的试验件均进行室温干态RTD试验，并通过如下公式得到所述拧紧力矩影响因子C_TORQ：C_TORQ＝(S₁₀₀/S₅₀)上式中，S₁₀₀——代表100％拧紧力矩试验件平均压缩失效应变；S₅₀——代表50％拧紧力矩试验件平均压缩失效应变所述间隙影响因子C_GAP的获取过程为：自第一试验件组、第二试验件组和第三试验件组中获取同一材料批次、同一固化工艺、几何参数中仅配合间隙不同的试验件各24件，并均分成4组，每组的试验件均进行室温干态RTD试验，并通过如下公式得到所述间隙影响因子C_GAP：C_GAP＝(S_GAP/S₀)上式中，S_GAP——代表不同配合间隙试验件平均压缩失效应变；S₀——代表配合间隙为0试验件平均压缩失效应变；所述孔沉头影响因子C_CSK的获取过程为：自第一试验件组、第二试验件组和第三试验件组中获取同一材料批次、同一固化工艺、几何参数中仅孔沉头百分比不同的试验件各30件，并均分成5组，每组的试验件均进行室温干态RTD试验，并通过如下公式得到孔沉头影响因子C_CSK：C_CSK＝(S_CSK/S₀)上式中，S_CSK——代表不同孔沉头深度百分比的试验件平均压缩失效应变；S₀——代表非沉头孔试验件平均压缩失效应变；所述填孔压缩强度基本值S_BASE的获取过程为：自第一试验件组、第二试验件组和第三试验件组中获取同一材料批次、同一固化工艺、相同几何参数的试验件各6件，并进行低温干态CTD试验、室温干态RTD试验和高温湿态ETW试验，用于得到填孔压缩强度基本值S_BASE；第二阶段：通过上述得到的各种参数计算填孔压缩强度设计许用值S_FHC‑ALL，计算公式为S_FHC‑ALL＝S_BASE*C_BB*C_EN*C_D*C_W/D*C_TORQ*C_GAP*C_CSK。