第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计4-4

第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第1页共8页课题第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）目的与要求复合材料制件的敏感环境因素克服复合材料敏感因素在设计上采取的方法主要补工艺方法材料制作过程重点复合材料制件的敏感环境因素克服复合材料敏感因素在设计上采取的方法难点克服复合材料敏感因素在设计上采取的方法教具复习提问克服复合材料敏感因素在设计上采取的方法主要补工艺方法新知识点考查克服复合材料敏感因素在设计上采取的方法布置作业课堂布置课后回忆克服复合材料敏感因素在设计上采取的方法？备注教员第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第2页共8页第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第3页共8页1.湿热、腐蚀环境的设计考虑1.1.特殊环境1.1.1环境耐久性设计的目的提高复合材料抵抗环境的能力，包括抗腐蚀性、抗磨损型、抗疲劳性/环境影响损伤等；降低复合材料制件的维修费用，包括简化维修程序、减少维修人员、缩短维修周期等。1.1.2飞机运行的环境载荷外环境机动载荷突风载荷对完整性有影响的总体环境温度湿度雷击砂石冰雹雨雪阳光大气局部环境燃油润滑油清洁剂1.1.3复合材料所遭受的环境因素环境的强度出现的频率持续的时间发生的次序第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第4页共8页1.1.4针对复合材料提出的要求机构设计的要求选材选型详细设计中的周围零件的要求实验验证阶段的折中数据零部件的赋役区域赋役区域飞行范围使用任务结构状态1.2.复合材料结构设计中必须考虑的环境1.2.1湿热环境主要因素温度复合材料的吸湿量环境分类干冷气温低，年均气温低于10℃，降雨量少，年均相对湿度大于80%的小时数不大于500h，工业污染较少，空气中腐蚀介质含量低，没有中型以上的化学工业区。典型区域有，西藏、青海、宁夏、新疆、吉林以及黑龙江的大部分区域等。基本（湿和环境区）气温适中，年均气温低于15℃，降雨量适中，比较干燥，年均相对湿度大于80%的小时数不大于3000h，工业污染较严重，空气中腐蚀介质含量比较高，有大、中型化学工业区。典型区域有西安、郑州、北京、沈阳。内陆湿热气温较高，年均气温低于15～20℃之间，降雨量较大，露日数和雾日数较多，空气潮湿，年均相对湿度大于80%的小时数不大于4000h，工业污染较严重，空气中害介质含量高，该环境区气候基本上属第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第5页共8页于亚热带湿润型气候，有大型以上的化学工业区。典型区域有重庆、武汉、长沙、广州、南京。湿和沿海气温适中，年均气温低于15℃，降雨量大，空气潮湿，风大，空气中盐含量大，盐雾沉淀量大，工业污染较严重，空气中腐蚀介质含量比较高，有大、中型化学工业区。典型区域有青岛、厦门、沿海区域湿热沿海气温高，年均气温大于20℃，其他情况与温和沿海环境区相似。典型区域有海南沿海区域。1.2.2冲击环境1.2.3老化环境湿热环境腐蚀性液体燃油液压油防冻液紫外线辐射风化砂蚀雨蚀1.3.湿热环境效应计设计考虑1.3.1.湿热环境对复合材料力学性能的影响1.3.2.湿热环境对复合材料物理性能的影响1.3.3.湿热环境对复合材料破坏模式的影响1.3.4.湿热老化效应1.3.5.湿热环境设计考虑设计选材阶段，主要考虑最高工作温度Tmax和长时高温下材料的饱和吸湿。军用产品第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第6页共8页商用产品设计分析阶段，综合考虑温度湿度/载荷应力。验证时阶段，试件预吸湿，有时进行温度谱与载荷谱的叠加实验。湿热和某些化学介质的防护设计。湿热对复合材料的基体和胶层的性能影响较大，会大大降低结构的耐久性，为此可以采取以下措施。在被胶接结构件的接缝处全密封保护。整体油箱或容器边界用密封胶密封，内表面涂防渗透材料，以防受到冲击后渗透。结构设计上要求具备有效的排水系统和防水口，以便定期排出积水，消除隐患。1.4.腐蚀环境及其防护设计1.4.1腐蚀环境1.4.2环境介质的腐蚀控制提高材料自身的耐蚀性，主要是提高基体的紧密型，使介质的扩散、渗透系数下降；在复合材料表面使用防护层，应用恰当的防护层可以达到不同的目的。1.4.3复合材料与金属材料的电偶腐蚀及防护设计2.雷电防护设计2.1.雷电环境2.1.1雷电特性和雷电效应雷电特性云对地雷电云内雷电云对云雷电雷电附着初始附着区域扫掠冲击冲击区域其他区域雷电效应第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第7页共8页雷电的直接效应雷电的间接效应2.1.2雷电环境2.1.3雷电附着区域划分雷电附着概率雷电附着区域划分2.2.雷电防护设计2.2.1雷电防护设计概念隔离设计概念草取有效措施，把复合材料与雷电电流隔离开，既防止雷电电流附着在复合材料构件上，又阻止雷电电流在复合材料内部传输。传导设计概念采取有效的措施，使复合材料结构有传导雷电电流的通路，保持结构电道路连续，低阻抗的方法。2.2.2雷电防护措施表面火焰喷涂铝附着（铺贴）铝或铜网装配分流条突覆防雷击导电涂层2.2.3机翼油箱防雷击设计在总体设计时，应该将体征油箱布置在遭受雷击概率低的区域。要采用合适的防雷击措施，及时传导并释放整体油箱表面的雷击电荷。因该进行模拟雷击实验，也可以借助已经完成并取得合格要求的防雷电实验结构。2.2.4雷电防护设计原则直接雷击不应对结构和设备，引起需要立刻修理的击穿损伤或任何其他部位。直接雷击不应引起影响飞行安全或要求卸下零部件进行维修，特别是大型部件要求进行现场修理，不得进行反厂修理。2.3.静电及其防护2.3.1发生的原因第八章复合材料结构耐久性损伤容限设计（四）第8页共8页设备或系统运行时，使用的油类与金属件发生振动、摩擦、撞击、溅波等现象时，累计静电。存储大量燃油时，由于燃油自身的搅动、摩擦、振动，也会引起静电，存储在油内。油内或金属件内存储的大量静电，可以传导到其他部件上。2.3.2防护措施设计连接放电机构设置放电通道安装放电设施3.课后作业3.1.复合材料中出现的湿热环境因素有哪些？如何设计防护措施？3.2.复合材料腐蚀环境有哪些因素决定？如何设计其防护措施？3.3.复合材料制件雷电防护设计有哪些？