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摘要
针对航空金属构件损伤碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)单面修补结构，研究了3种贴补修复工艺(湿铺法、预浸料法、预固化法)、复合材料补片厚度、补片长度与修复界面形貌、胶接特性、失效形式和极限载荷之间的对应关系；建立了三维有限元模型，基于三维Hashin失效准则模拟复合材料补片的层内损伤和演化过程，基于内聚力模型模拟胶层和复合材料补片的层间破坏，通过与试验和理论分析对比，验证了该有限元模型的有效性。研究结果表明：3种修补工艺具有不同的界面形貌和失效形式，湿铺法工艺的修复效果最好，是预固化法的3.3倍、预浸料法的1.3倍；随着复合材料补片厚度的增加，修补结构的极限失效载荷先增大后减小，最后趋于稳定，失效形式逐渐从复合材料补片分层崩裂、纤维断裂与胶层损伤的混合失效逐渐演化到胶层的剪切失效，得到修复效果最好的补片厚度为7层约1.05 mm；随着补片长度的增加，修补结构的极限失效载荷先增大后线性减小，胶层的损伤从接头中央和两端起始并往中间区域演化，得到修复效果最好的补片长度为80 mm。该结论为航空维修工程应用提供了良好依据和建议。
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