摘要：考虑金属裂纹板复合材料单面胶接修补结构的几何非线性和边界条件,建立了考虑弯曲变形单面修补结构力学分析模型,计算出承受面内载荷时修补结构的弯矩和挠度,将补片自由端和金属板裂纹处的弯矩作为胶层应力控制微分方程的边界条件,推导出剪应力和剥离应力的解析解,及裂纹张开位移的表达式,并与有限元数值结果进行对比。分析结果表明,胶接修补结构应力分析理论模型和相关简化假设合理、正确。利用所建立的解析模型研究了金属裂纹复合材料单面胶接修补结构的应力分布特点及胶层主导破坏模式的失效机制,为胶接修补结构的承载能力分析以及结构改进设计提供了一定的理论依据。

摘要：建立含穿透裂纹铝合金板复合材料单面胶接修补板条的三维有限元模型,基于位移外推法对裂纹尖端的应力强度因子(SIF)进行求解。使用全试验设计的方法对不同修补参数下修补板条的单向拉伸试验进行仿真模拟,利用二次方程描述并研究了补片长度、补片厚度及胶层弹性模量共同作用时对SIF的影响,确定了以SIF为评价指标时对修补效果影响最大的修补参数,优化了修补设计,并应用优化修补参数进行单向静拉伸试验。结果表明,当三类修补参数共同作用时,补片长度对修补效果影响最大;使用优化修补参数单面修补试验件的破坏强度比未修补板的提高了12.1%,恢复到完好板的90.5%。

摘要：根据应力强度因子在线弹性范围内具有可叠加性,将金属裂纹板复合材料修补结构进行简化,在表面裂纹线弹簧模型的基础上,建立了基于超奇异积分方程的Line-Spring模型。利用第二类Chebyshev多项式展开的方法,将超奇异积分方程转化为线性方程组,推导出以裂纹面位移表示的应力强度因子表达式,得到了裂纹尖端应力强度因子的数值解,并利用虚拟裂纹闭合法加以验证。参数分析确定了影响对称修补裂纹板应力强度因子的两个主要参数:胶层界面刚度R和补片与金属板刚度比S,为胶接修补结构的承载能力分析以及改进设计提供理论依据。