干货！航空复合材料结构修理方法都在这！
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复合材料在航空结构中的应用最初仅限于飞机次承力结构，而现今已广泛应用于各种机型的主承力结构，在结构重量中占有的比例也逐渐增加。复合材料结构在生产、使用和维护过程中不可避免会产生缺陷或损伤，因此复合材料构件修理问题引起人们广泛关注。
&&& 复合材料在航空结构中的应用最初仅限于飞机次承力结构，而现今已广泛应用于各种机型的主承力结构，在结构重量中占有的比例也逐渐增加。复合材料结构在生产、使用和维护过程中不可避免会产生缺陷或损伤，因此复合材料构件修理问题引起人们广泛关注。
&&& 1复合材料的缺陷/ 损伤与修理容限
&&& 复合材料结构由于制造工艺的因素会产生缺陷，如空隙、分层、脱胶等；装配过程中，在外载作用下也会出现损伤，常见损伤有分层、脱胶、表面划伤、错钻孔、孔边损伤、冲击损伤、雷击损伤、战伤、裂纹、燃烧等。无论是先天生产缺陷还是后天机械损伤都会使飞机主承力结构受损、表面气动性能下降，从而导致结构使用寿命降低。
&&& 在明确结构损伤或缺陷类型后，需根据受力状况及危及飞行安全的严重程度确定损伤容限和修理容限。结构的损伤容限是结构损伤从可检测门槛值到临界值之间的范围，用以界定受损结构在规定的使用期内是否有足够的剩余强度。而修理容限是结合修理工艺水平和经济因素确定结构要修与不要修、能修与不能修的界限。修理容限与损伤容限的关系如图1 所示。
&&& 导致飞机复合材料层合板和蜂窝加芯结构产生损伤最主要的原因是冲击损伤，按照检查发现难易程度可分为勉强目视可检损伤（BVID）、目视可检损伤（VID）和目视易检损伤（EVID）。在航空维修领域内普遍认为飞机复合材料结构存在勉强目视可检损伤时，结构承载能力能够保持在1.5 倍限制载荷（1.5LL），假设此时目视检出的概率为0 ；当结构出现较大损伤，即出现目视易检损伤时仍能满足限制载荷（1.0LL）的要求，假设此时目视检出概率为1。据以上标准可以得到表1，冲击损伤与结构承载能力的关系。
&&& 复合材料修理容限的定量确定实质上是确定缺陷和损伤的验收标准。当损伤较轻，剩余强度高于或等于缺陷和损伤的标准时，可以不修，此时标准为修理下限。波音公司以损伤后结构强度达到原来的60%~80% 为修理下限，修理下限最大值为结构强度的80%，此时目视可检的概率为60% 以上，对应剩余强度为1.2LL， 符合工程实际。修理下限的最小值为结构强度的60%，这个指标仅仅适用于非承力结构，如翼身整流罩、雷达罩等，此时剩余强度为0.9LL。当缺陷或损伤过于严重，进行修理已经超出经济性、技术性可行范围，选择不进行维修而是更换结构，此时缺陷和损伤的标准为修理上限。
&&& 2复合材料修理方法研究现状
&&& 当确定复合材料损伤或缺陷在修理容限之内时可以选择合适的方法对损伤进行修理。常用的修理方法如下。
&&& 填充与灌注修理
&&& 对于非承力的复合材料结构，如气动整流罩、天线罩等结构，与受载较小的蜂窝夹层结构的不严重损伤可采用填充与灌注的修理方法。修理的损伤主要表现为表面划痕、凹坑、部分蜂窝芯子损伤、蒙皮位置错钻孔、孔尺寸过大等。修理时损伤部位不需要去除，在损伤部位填充合适的封装化合物，在除湿后在损伤部位用一层玻璃纤维/ 环氧布密封，防止湿气渗入及损伤扩大。
&&& 机械连接修理
&&& 在过去的十几年中，已经有许多研究者针对螺栓连接修理方法分别采用解析法、数值法和试验法进行了研究。这一修理方法是在损伤结构的外部用螺栓或铆钉固定一个外部补片，使损伤结构遭到破坏的载荷传递路线得以重新恢复，连接方法大多采用螺栓连接，亦可以采用铆钉连接，尤其是单面铆接。由于复合材料具有脆性及各向异性的属性，螺栓孔或铆钉孔边会产生应力集中，导致抗疲劳性能不佳。现阶段机械连接修理技术已经广泛采用新设备新技术，向自动化、柔性化、智能化的方向发展。
&&& 胶结修理
&&& 胶结修理通常比机械连接修理更可靠，不会产生孔而导致应力集中，胶结修理又分为胶结贴补修理和胶结挖补修理。
&&& 1 胶结贴补修理
&&& 近些年来，对复合材料结构的贴补修补技术的研究不断向前推进，在试验和理论方面都取得了一定成果。这种方法适用于外场修理，多用于平面形制件，板厚较薄、载荷不大、气动外形要求不高的结构，用胶结的方法将补片贴于复合材料制件的缺陷或损伤部位。在飞机表面胶结贴补修理时，为了使连接处截面变化较为缓和，补片四周一般做成斜削的形状。胶黏剂选择时应满足剪切强度和剥离强度的要求。
&&& 2 胶结挖补修理
&&& 对于胶结挖补修理方法的研究始于20 世纪90 年代，近些年来又有了长足的发展。对受冲击损伤的复合材料层合板和蜂窝结构挖补修理是一种非常有效的修理方法，可以最大限度恢复结构的强度。挖去损伤或缺陷的部位，留下一个具有锥度的孔，先对层合板进行干燥处理，然后再用复合材料补片通过胶结的方法将其修补完整。层合板结构和蜂窝夹芯结构填补时均可采用阶梯挖补和楔形挖补法，具体如图2、3 所示。
&&& 树脂注射修理
&&& 树脂注射修理是用流动性较好的树脂注入分层或脱粘的缺陷、损伤区，但仅限于分层脱粘或板、孔边缘损伤的修理。修理时在分层的层合板上钻出2 个孔，一个空内注入低粘度树脂，另一个孔做通气孔，如图4 所示。修理时先进行材料准备，包括损伤确认、表面处理和钻孔。钻孔时只能钻透层合板的一半厚度，这样注入的树脂也能达到结构内部的损伤裂纹与分层处。之后对修理结构进行预热，抽真空后注入树脂完成修复。
&&& 快速修理方法
&&& 近些年来，工程上广泛采用了多种适应于外场的复合材料快速修理方法，主要有微波修复方法、电子束固化修理方法、光固化修理方法和激光自动修理方法。
&&& 1 微波修复
&&& 采用微波对复合材料进行修复能够迅速恢复结构强度，是一种理想的外场修理方法。补片修理损伤或缺陷结构时，微波能加速固化过程，起主导作用的是微波的制热效应，常用树脂等高分子材料，包括胶黏剂多为含极性基团的聚合物，这些极性分子在交变电场的作用下将随外施电场的频率转动，从而制热。为了使制热效应在复合材料中产生，在修复区注入微波吸收剂，以提高材料的导电磁率，或采用能高效吸收微波的高速固化胶黏剂，同时用特殊设计的微波施加器对修复区施加微波能，使之在数十秒之内形成新的、更强的界面，修复损伤。
&&& 2 电子束固化修理
&&& 电子束固化修理具有固化速度快、温度低、模具成本低的优势，法国、美国、意大利等国家先后开始对这种固化方式在复合材料修理方面的研究。电子束固化基体树脂、结构胶黏剂或预浸料可在室温或接近室温及接触压力下固化，电子束可以被限制在修理区域，大大减少固化应力、热应力和局部加热对周围区域的影响。适用于修理的电子束固化机理是采用高能量电子束碰撞目标分子，释放足够的能量使其产生一系列活泼的粒子，临近的分子激发活泼粒子释放能量，形成化学键，达到固化修理的目的。
&&& 3 光固化修理
&&& 光固化预浸料胶结修理技术是利用光敏胶固化速度快的特点，将预浸料补片贴到损伤部位，利用紫外光照射固化，对裂纹、孔洞、腐蚀、灼伤等损伤进行快速修复。修复的补片可预先制备，操作简单、从实施修理到装备投入使用的时间短，修理补片在固化前呈柔性，粘贴可根据需要任意改变形状，适用于各种复杂形状的机件修理，修理后补片与原结构贴合较好，具有恢复原有结构形状和保持气动外形的能力。修理需要操作空间小，适用于空间狭窄的内部损伤修理。
&&& 4 激光自动化修理
&&& 近年来，国际上也出现了自动修复复合材料的新技术，如采用激光技术自动修复复合材料结构。使用激光清除损坏的材料，用激光将每层复合材料的树脂融化，剩下松动的纤维用刷子刷掉，处理下一层，而损伤区外的纤维和树脂完好无损。该技术对复合材料结构不会产生力量或振动，对整体强度或完整性没有不利影响。损坏区域很干净，使用现场就可固化的加热毡作为替换的补丁来修补。
&&& 修理方法对比分析
&&& 不同修理方法适用范围不同，在选择修理方法时需要综合考虑结构承载要求、受载情况、气动外形要求、损伤严重程度和修理技术水平和经济性限制等因素。各种方法也有各自优缺点。表2 对上述复合材料结构修理方法进行了简要对比。
&&& 3修理效果评估标准
&&& 近些年，国外对复合材料构件修理效果的评估逐渐形成了完整的体系，主要评估内容可以归纳如下：
&&& （1）修理后结构强度恢复到设计强度；
&&& （2）修理时保持结构刚度的完整性，并且充分考虑飞行表面和操纵面的弯曲极限，不能改变飞机的飞行特性；
&&& （3）从耐久性的角度考察结构性能，包括疲劳加载对螺栓或胶结接头的影响、损伤的增长，不相似材料导致的腐蚀作用和树脂材料在湿热环境中的降解作用；
&&& （4）结构质量增加最小；
&&& （5）保持飞机外形的气动平滑度；
&&& （6）修理过程可操纵性好，修理成本低。
&&& 4 存在问题与发展方向
&&& 虽然国际上对复合材料的修理的研究已经日趋成熟，但国内技术的研究起步较晚。从20 世纪80 年代开始针对缺陷影响、无损探伤的修理方法和修理工艺开展探索性研究。20 世纪90 年代开始跟踪国外复合材料修理方法，完成了主要修理方法的验证工作，也针对碳纤维层合板T300/5405、T300/QY8911，胶黏剂J116、J159等具体修理材料进行了初步评定；尝试着对一些机型的复合材料结构进行维修，如服役中歼击机的雷达罩、直升机涵道垂尾、客机的升降舵等复合材料构件，积累了一定的修理经验，但是在很多方面与国外相比还有很大差距。
&&& 修理容限的范围界定尚未成熟，尤其是处于复杂应力状态下的结构，在受到损伤后的剩余强度的确定需要试验验证，而国内仍缺少这方面研究的试验仪器和设备。国内积累的复合材料修理经验主要对象为次承力结构，多为外场应急修理，对主承力构件基本没有进行修理适用性研究。修理材料方面，国内尚不能生产用于复合材料修理的原材料（预浸料），复合材料修理手册中提及的胶黏剂缺乏试验测试数据，可供选择经过试验验证的修理材料种类很少。对于最广泛采用的胶结修理方法，仍有很多工作需要开展。如对大曲率层合板结构的修理，对胶黏剂受力特性的在复合材料厚度方向上表现出的非线性特征对修理效果的影响，固化温度对修理效率的影响，疲劳作用对修理结构性能的影响都亟需进一步研究。在修理验证方面，经修理后结构是否恢复强度要求并满足适航条例规定仍需要理论分析做基础，并伴随大量试验支持，试验研究可从试样级到元件级再到部件级，从简单结构到复杂结构逐步进行。
&&& 复合材料修理技术需要不断汲取新技术，向优质、高效和低成本方向发展，成熟健全的修理技术是复合材料在航空结构上的广泛使用的有力保障。
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播放数：28结构胶粘剂在汽车上的应用，老司机的你知多少？
结构胶粘剂在汽车上的应用
复合材料在汽车业的应用愈来愈多，而复合材料部件之间的连接以及复合材料与金属部件的连接成为需要解决的题目。本文探讨结构胶粘剂粘接的疲惫强度和寿命，比较数种结构胶粘剂的特点，并以客车为例先容其应用情况。
客车、汽车的前后围、轮护面、行李舱门、保险杠等采用玻璃钢蒙皮是近年发展的新技术。玻璃钢蒙皮替换传统的金属蒙皮，可以减轻重量，进步强度/刚性，设计空间更广，防腐，能将多个制件整合为一个组装件，有利于换型、批量生产及降低本钱。由于上述优点，玻璃钢制品在运输行业的应用日益广泛。但随着复合材料在运输行业愈来愈多的应用，这些复合材料部件之间的连接以及复合材料与金属部件的连接就成了运输行业中需要解决的题目。对于非金属部件，如采用螺钉或铆钉连接，在连接处会产生应力集中，使非金属部件遭到破坏。大型重型卡车的风帽采用的就是玻璃钢部件，假如采用锣接，螺钉或铆钉只能固定在风帽底部的几个点，在行驶过程中，由于振动和颠簸，这几个连接点处的玻璃钢不断受到冲击，很快就会出现断裂。
FREIGHTLINER公司采用了PLEXUS（普莱克斯）丙烯酸改性结构胶粘剂，把顶部风帽直接与驾驶室的顶棚粘接在一起。由于风帽与驾驶室的连接是面-面连接，不会出现应力集中的情况，使风帽的连接更坚固。更重要的是，使用胶粘剂进行粘接，加工工艺更加简单，节省了定位、转孔打眼、螺钉固定等工序。粘接也应用在其它的部位，如粘接基本结构接头、行李舱组装、金属托架、复合材料仪表盘等，其中也包括大客车的车身面板与金属骨架的粘接。
胶粘剂粘接的强度和寿命
胶粘剂除了在玻璃钢、ABS等非金属方面的应用外，在钢及铝等金属构件上也被广泛应用。这些胶粘剂几乎能粘接所有基材、适用于各种加工时间以及不同的力学属性。
为了验证胶粘剂粘接的强度和使用寿命，对相同部件的不同连接形式，即铆钉连结和胶粘剂粘接分别作了静态和动态的测试。样片是由带有涂层的钢板组成，分别采用4个铆钉连接和普莱克斯胶粘剂AO420粘接，胶层厚度为1mm，重迭部分的宽度为57mm。测试结果见下表。
由结果可以看出，胶粘剂粘接的使用寿命优于铆钉连接。
运输行业的结构胶粘剂比较
在运输行业，除了胶粘剂的静态粘接强度以外，尤为重要的是粘接部件在动态载荷下的强度衰减，由于在静态条件下高的粘接强度并不一定可以转换成为振动条件下的长寿命，所以很多静态强度很高的胶粘剂并不适合车辆部件的粘接。目前，用于运输工具的结构胶粘剂有聚氨酯(单组分和双组分)、甲基丙烯酸酯(双组分体系)、环氧(双组分体系)几种类型。这三种胶粘剂各有特点：聚氨酯胶的韧性非常好，可以满足运输过程中不断的振动带来的冲击，但粘接强度相对较低，不适合进行结构粘接；环氧胶的粘接强度非常高，可以满足结构粘接的强度要求，但缺点是韧性较差，抗冲击性能和疲惫性能不好，在频繁振动中无法保证其最初的粘接强度；甲基丙烯酸酯胶的粘接强度高，但也同样存在韧性差、抗冲击性能和疲惫性能低的缺点。
针对这种情况，美国普莱克斯公司研制发明了“核壳”结构的甲基丙烯酸酯胶粘剂，即在甲基丙烯酸酯中加进橡胶增韧剂，形成了甲基丙烯酸酯的“核”外面包裹着橡胶增韧剂的“壳”这样一个嵌段共聚物，从根本上改变了传统丙烯酸酯胶粘剂韧性差的缺点。核壳结构的甲基丙烯酸酯胶粘剂结合了环氧胶粘剂的高强度和聚氨酯胶粘剂高韧性的特点，充分满足了运输行业对胶粘剂的各项需求。
采用ASTM D 3166“循环拉伸剪切载荷下胶粘剂的疲惫属性”的方法，测试了三类胶粘剂（环氧、聚氨酯和甲基丙烯酸酯）的动态疲惫情况。当处于90%应力水平时，很难区分这几种胶粘剂的性能。然而，在较低的应力水平时，区分两者则较为轻易：达到50%应力水平时，“核壳结构”的丙烯酸显示出优越的抗疲惫性能，循环次数可以达到近800万次（7,884,231次），而普通增韧丙烯酸的循环次数明显降低，只能达到不到20,000次（167,341），CTBN 改性环氧比ATBN改性环氧的抗疲惫性能更好 (93,391次循环与6,423次循环)。这表明了不同的增韧机制会影响胶粘剂的持久性。普通的聚氨酯胶粘剂的循环次数只能达到36,691次。
胶粘剂的应用
随着复合材料制造方法的不断创新，使复合材料的加工更加轻易，因此更多应用都可以使用粘接工艺。由于目前的结构胶粘剂能进行化学熔合粘接，大部分组装都能使用粘接工艺。现以客车结构粘接为例。
*顶棚粘接：当今的客车制造商通常将复合材料顶棚与铝结构框架进行粘接。由于没有铆钉，整个应用变得简单而省时。用复合材料顶棚来代替铝制顶棚，同样减少了整个车体的净重。采用粘接的另一个作用，是消除了顶棚/侧板接口采用铆钉时出现漏水等题目；
*上下窗的粘接：上下车门有两扇窗，均由超级耐磨的树脂玻璃制造而成。由于密封剂无法提供符合要求的粘接强度，所以树脂玻璃周边都先用结构胶粘剂与复合材料相粘连，然后在窗户的整个边沿使用密封剂和橡皮封条以达到防水的目的；
*支架的安装：金属支架需要粘接在聚酯或环氧玻璃钢上，这个应用范例包括前围、后围、电缆支架、格子窗等。粘接可以消除铆钉或螺钉等机械连接出现的孔，并且安装更迅速。固化时应用夹具固定支架；
*行李舱门的粘接：随着玻纤增强复合材料的应用，行李舱门仍然使用玻璃钢材料。铝质骨架通常与合叶和门卡子连接在一起，胶粘剂可将玻璃钢板粘接在铝骨架上。
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浅析飞机复合材料结构修理技术
Ying Yong Ji Shu
浅析飞机复合材料结构修理技术
任家凤　李睿群
中国东方航空甘肃维修部　甘肃　兰州　730000
【摘　要】　文章以飞机复合材料结构为主要研究对象，对复合材料的类型、结构特点、性能特征等进行了系统总结和分析；同时对飞机复合材料冲击损伤的特点和模式进行归纳，进而引入复合材料各种基本修理方法。【关键词】　飞机；复合材料；结构；修理一、国内外修理技术概况
追溯到20世纪70年代初期，澳大利亚航空实验研究所的Baker 等人率先开展了复合材料的胶接修理技术研究。此后不久，英国、美国、法国等多个国家相继投入了众多的人力和雄厚的资金展开全面的研究。到20世纪80年代中期，西方各大飞机公司已经在正式的设计文件和使用维护手册中形成了较详细的复合材料结构的修理方法：此外，配套的系列化修理设备、工具以及许多适用于不同环境下的复合材料修理使用的树脂体系和胶黏剂也已经商品化。总体来说，国外对复合材料修理技术已进行了多年的研究，并取得了重大成效。
中国在修理技术研究方面起步较晚，始于20世纪80年代中后期，目前已经积累了一些有用的实践经验，然而发展水平仍不能很好的满足工程应用的迫切需求。主要表现在对不同的缺陷和损伤尚无具体和明确的评定标准，修理方法未形成规范，未走积木武试验的全过程，未经正式的试验验证和长期的使用考核评价，缺少通过鉴定的系统性修理材料和工艺、实用的飞机复合材料维修手册，修理仪器以及修理工具，尚不完善等方面。
二、飞机复合材料结构及分析1、复合材料结构的类型与特点
飞机上使用的复合材料构件主要有：层压板、蜂窝夹芯结构和蜂窝壁板结构。复合材料层压板是由单层板粘合而成，可由不同材质单层板构成，也可由不同纤维铺设方向上相同材质的各向异性单层板构成。由于这些单层板在厚度方向的宏观非匀质性，致使层压板具有各向异性的特点。蜂窝夹芯结构是由两块薄面板和中间胶接低密度的夹芯组成，面板较薄，结构形式为层压板，主要材料有未预浸或预浸纤维玻璃布，预浸单向碳纤维带或编织布，芳纶有机纤维布等；夹芯材料有泡沫塑料和蜂窝夹芯。蜂窝夹芯有铝箔蜂窝、芳纶纸蜂窝和玻璃布蜂窝。夹芯结构上、下两块面板承受轴向、弯曲和面内剪切载荷，面板和夹芯之间的胶层作用是把剪切载荷传递到夹芯，或者从夹芯传递到其他相连结构上。如果从承受侧向载荷的蜂窝夹芯结构中取出一个单元体，则该单元体的受力为剪力由蜂窝夹芯承受；弯矩通过面板受轴力来承受，即通过上、下面板分别收拉（或压）、压（或拉）来承受；轴力也是由上、下面板承受的。除此之外，还具有比常规金属结构更高的比强度、更高的抗弯强度、较高的结构阻尼、较高的吸音和耐声振疲劳的性能、较好的隔热性能并具有光滑的气动外形。蜂窝壁板由承力面和蜂窝夹芯组成，蜂窝夹芯位于承力面板之间。此外还有骨架元件，如镶边、嵌件和尖端等。面板由铝合金、钛合金或不锈钢板材制成；夹芯用玻璃布蜂窝、泡沫塑料、金属蜂窝或金属波纹板制成。承力面板和蜂窝夹芯、骨架元件之间采用胶接、钎焊或点焊方法连接。
在蜂窝壁板结构中，承力面板实际上只承受自身平面内的载荷（拉力、压力、剪切力）和横向弯矩，即上下承力面板确定了整个结构的弯曲刚度。夹芯在结构弯曲时承受横向剪切力并与面板配合承力；它不仅提高蜂窝壁板结构的剪切刚度，而且还提高了承力面板的局部刚度。因此，即使在大载荷作用下，也能保持面板所需的气动外形。骨架元件用于保证在集中力作用下结构的局部刚度，提高固定处的持久刚度。
2、复合材料损伤的确定
复合材料的损伤大多由以下原因产生：固化过程中产生的空隙分层或尺寸的偏离，飞机或零部件在地面状态受到由于操作失误而引起的损伤，常见的如工具掉落冲击损伤，由于环境引起的损伤。复合材料的维修应考虑到经济性，所以出现对复合材料可能造成损伤的因素时，应首先进行目铡检查，评估是否需要无损检测的方法确定损伤。当可能存在空隙、分层、脱胶和芯层损伤等超出可视范围的损伤时，或者在返修中某些操作如铺层移除、打磨、切割等可能引起零件更多损伤时，应进行无损检测。以下为几种常用的无损检测方法。
敲击检查：可用来检查零件表面三到四层空洞、分层或脱胶。
透射法：在零件一侧放置一传感器发送超声波，由另一侧的传感器接收，当超声波经过可能的分层、空隙、脱粘或其它结构变化时，超声波能量会衰减。该方法是最常用的首次检查方法，且须用次要方法确定缺陷类型。
脉冲回波法：超声波信号被零件背面或内部不规则处反射后被表面传感器接收。信号位置和振幅的改变表示材料的状况。该方法仅适用于层合板结构，对多孔的零件不适用。
X 射线照相检验：把对X 光敏感的薄膜放X 光源对面的零件上。该方法最适用于确定或定位蜂窝夹层板的夹杂或芯层缺陷，也可用于确定层合板的某些空隙。
三、复合材料结构修补1、层压板修补1.1主要修理方法
层压板的修理方法有贴补法、挖补法和机械修理方法等。贴补法是将修理材料制成补强板，以外补片的形式连接到原结构的损伤部位，使损伤部位得以加强，此方法可以恢复材料结构原强度的70%左右。
挖补法是将破坏的部分去除，在损伤部位加入与原强度一致的增强体，此方法效果优于贴补法，但在应急情况下，挖补法的适用性不及贴补法。
机械修理方法是将两块金属补片夹在损伤处的内外表面，用螺栓等紧固件固定，此方法虽然简单稳定，但是不能用于气动要求高的外表面。
1.2修补参数确定
贴补修理的参数主要包括补片的大小，补片的厚度，补片的铺层，以及胶层的设计等问题。
1.2.1补片的大小。贴补修理通常作为双面搭接的一半来考虑，与补片大小直接相关的参数是搭接长度。考虑到国内胶粘剂的性能、不完全胶接、端部分层和安全系数等因素的影响，搭接长度通常为20-30mm，例如损伤孔的直径为20mm，则补片的直径大约为60-80mm。
1.2.2补片的厚度。对于贴补修理而言，优化设计的要求是补片的内部刚度与母板的面内刚度应该相同。由于贴补修理可以作为双面搭接的一半来处理，在补片材料和母板材料的弹性模量相同的情况下，最佳的补片厚度应该是母板厚度的一半。
实验证明，具有软补片（补片厚度比较薄或它的弹性模量值比较低）的胶接接头的极限强度较低。然而，过于刚硬的材料作补片不能改善修理效果，因为它不但会增加材料重量，而且会由于剪应力的增大而降低强度。
1.2.3胶层设计。胶粘剂的极限剪应变对于胶接接头强度的影响要比胶粘剂的极限剪应力对接头强度的影响大。胶粘剂的强度性能影响胶接接头的强度。由于在胶接接头的搭接端部会产生比较高的局部应力，因此，如果适当增大接头边缘部分的胶层厚度，则可以显著降低该处较高的剪应变，从而提高接头强度，实验证明，如果把胶接接头的补片边缘做成具有一定内契角的形状，就会降低胶层的应力集中。
1.2.4补片铺层设计。由于载荷方向和层压板设计的限制，纤维的0°、45°和90°铺层的比例一般在30∶55∶15，而0°方向与主受力方向一致。
1.3挖补修补
挖补修理设计可以用于部分或整个厚度损伤情况。如果在厚层板上产生内部分层，并且认为采用注射修理不合适时，可以将分层的材料切除，形成适当的挖补斜度或每层的阶差，然后采用挖补修理。挖补修理是通常采用
材料和铺层顺序与母板一致的补片，以消除不必要的结构不对称和偏心载荷。为保证胶接质量，挖补修理多采用固化法成型，即修理是采用预浸料补片，然后和母板一起固化。挖补修理的最主要的参数就是斜接式挖补的角度和阶梯式挖补的每层阶差。
1.3.1斜接式挖补角度。斜接式挖补角度的大小和胶粘剂的剪切强度有关。挖补修理存在着一个最佳楔形角，而且这个最佳楔形角随胶粘剂抗剪强度的增大而增大。根据实际应用的胶粘剂的性能，一般采取的挖补角为6°，其挖补斜度应该是1∶15到1∶18之间。由于要去除大量未损伤材料，因而风险也较大。
1.3.2阶梯式挖补的阶差。阶梯式挖补的每层阶差应该不小于13mm。当要去除的层数不超过6层时，可以采用单面挖补；当要去除的层数超过6层时，在施工通路允许的情况下，可以采用双面挖补。这种方法要求工艺较高，施工较困难，风险较大。
2、夹层结构修补2.1主要修理方法
蜂窝夹层结构的修理方法主要有：打磨法、贴补法、挖补法、加衬挖补法。2.2修补参数确定
修理参数设计主要包括两方面的内容，一是补片和衬板的形状，补片的形状与挖掉的损伤区几何相似的形状。在确定挖掉的损伤区域的形状时，应根据损伤的分布区域相对规则的几何图形，一般情况取圆形，若损伤区域细长，也可取长方形；二是补片和衬板的铺层参数设计，包括铺层数和铺层组合；三是补片和衬板的几何形状设计，包括直径（搭接宽度）和打磨斜度。修理方法不同，修补参数也不一样。
2.2.1贴补法的参数。a.补片的铺层：补片的层数和铺层组合与原结构一致。b.补片的几何尺寸：贴补法中需要确定的几何尺寸只有一个，即补片与原结构面板的搭接宽度L 或补片的直径D，可通过下面的计算公式近似得出：L=0.85D或D=d+2L=2.7d
d——损伤区直径
L——补片与原结构面板的搭接宽度D——补片直径
为增加补片的剥离强度和改善气动性能，补片周边应进行45°倒角。其补片形式如图1
图1　贴补法的修理参数
2.2.2挖补法的参数。a.补片的铺层：补片的铺层数和铺层组合与原结构面板一致。b.补片的几何尺寸：挖补法中需要确定的几何尺寸主要是打磨斜度，或是表面铺层与面板的搭接宽度L，或是补片的外径D。打磨斜度对于挖补效果具有非常重要的影响。斜度过小，达不到强度要求；斜度过大，对原结构的破坏越大，有可能降低原结构的强度和刚度。根据研究表明，对于具有较薄面板和蜂窝夹层结构，打磨斜度可取1∶20。
即L=20t或D=d+2L=d+40t
其中，t——蜂窝夹层结构单侧面板厚度；　　　L——补片与面板的搭接宽度；　　　D——补片的外径；　　　d——损伤区的直径。
复合损伤应优先采用挖补法，穿透损伤并在双面施工的条件下优先采用加衬挖补法。
2.2.3加衬挖补法的参数。加衬挖补法内侧衬板的参数设计与贴补法的补片设计相同；外侧补片的设计与挖补法相同。根据试验结果，在几种修理方法中，贴补法基本可以使受损伤结构恢复到原结构静强度和刚度的100%；挖补法和加衬挖补法基本相当，可以使受损伤结构恢复到原结构静强度和刚度的80%~90%。因此，对于非气动严格要求表面，面板损伤和复合损伤应优先采用双面贴补法。对于气动严格要求表面，面板损伤复合损伤应优先采
用挖补法，穿透损伤并在双面施工的条件下优先采用加衬挖补法。
图2　挖补修理层合板的修理参数
四、结束语
在进行复合材料结构维修时，应综合考虑复合材料结构维修成本、可操作性和安全性等因素：首先通过目视检查及无损检测确定损伤部位、形式和程度；然后考虑材料、强度、工艺、装配和器材等相关因素，确定合理的维修区域和维修方法；最后对维修后的复合材料进行检测以保证其安全性。
参考文献：
[1]文园.飞机复合材料结构修理的应知应会[J].航空工程与维修，2002（3）：27—28. [2]蔡文海，金延中.复合材料结构的损伤与修理.机械工程师，2004（7）：49—50. [3]文园.飞机复合材料结构修理的应知应会[J].航空工程与维修，2002（4）：29—31.
2.2成本控制措施
成本控制是指在不影响项目质量和工期的基础上，对在施工中将要消耗的成本提前进行控制，并将施工项目的实际成本控制在一定的范围之内。成本控制是施工企业和业主通过加强企业内部经营管理从而提高经济效益的重要手段之一。
项目是否盈利通常取决于目成本的高低，而项目成本是由使用阶段成本以及建设阶段成本组成的。从业主的角度来看，项目是否盈利通常取决于控制项目的投资，对项目从最初的提出到最终的投入采取全过程的控制；从施工单位的角度来看，项目的实际施工成本和合同预算之差即为利润。施工单位要想实现利润最大化就要在施工过程中要控制施工成本。计划成本是在工期限定的条件下，且保证施工安全和质量的前提下，正常施工时使各项花费最小化的方案。计划成本通常被作为标准成本与实际施工成本进行比较。在作为标准的同时计划成本也是成本控制的目标。在实际施工过程要时刻比对计划成本与实际施工成本，如果两者发生了偏离则应当立即采取措施来纠正偏离。按照不同的施工项目，项目成本通常被划分为计划成本、预算成本和实际成本。预算成本一般会作为成本控制的目标。企业会根据具体的施工条件，并通过内部施工定额计算得出预算成本。为将项目成本控制在最佳的范围内，可以通过制订最佳的施工方案，最大可能的地发挥经营管理的作用，将项目的预算成本降到最低水平。
2.3工期控制措施
通过组织、协调、计划、监查等手段，针对项目建设的全过程，动员所有的积极因素，努力完成施工过程中各阶段的任务，进而确保工程按时竣工，这一过程就是所谓的项目的工期控制。工期控制的最终目的就是利用一切可能的手段实现工期目标。而一个科学、合理的项目的进度计划是实现工期控制目标的基础。
1）进度计划的编制
进度计划的编制是进度的前提。参照项目的进度目标，制订相应的进度计划。并时刻检查计划的实施情况，如果发现计划发生偏差，应当分析原因并及时采取应对措施。使计划得以修正。在项目的施阶段，要以项目的投产时间或交付时间为目标来编制进度计划。同时，还应将资源用量的平衡纳入到考虑范围之内。
2）进度的监测
为了解整个项目的进展情况并对项目的完成时间作出估计，需要对项目进度的进行监测。具体的方法是在项目的实际进展中，将计划值与实际值进行比对。如果出现偏差，分析偏差产生的原因，并及时采取相应的方案。图纸审定、施工组织、工作进展、技术交底、设备采购、材料预制以及施工现场等情况都是监测的内容。
3）分析与调整
按照合同规定的项目有其固定的工期不得随意更改，在项目建设时，如果开工不及时，就会造成进度拖延的现象，并因此而被罚款；为了确保工程的按时竣工，就要从组织上和技术上采取加快措施，在增加施工强度的同时也会提高施工成本，增大了直接费用。所以，项目的投资效益及工期和工程成本是息息相关的。项目管理人员要及时发现并解决影响进度的潜在因素，当施工进度发生问题时要深入查找进度拖延的原因，并采取措施来确保工程的按时竣工。
2.4质量控制措施
作为项目管理工作的主要工作业绩，确保工程质量是项目管理部门的重要目标之一。质量的控制是指根据国家标准，参与施工的企业对决定质量好坏的诸多因素进行检验，并对可能存在的质量问题进行纠正的管理过程。质量控制的目标就是要保证项目达到质量目标，并按照合同的要求及相关的标准来实现设计意图。
1）质量控制的任务和内容
作为项目控制的主要组成部分之一，质量控制的主要任务包括以下几点：①为工程质量以及项目的管理提出客观公正的评价；
②确保业主的利益，使工程的成果符合合同的要求，使业主的投资能够得到相应的回报；
③避免或减少由于实施过程中出现的质量问题而造成的损失，在隐患存在的情况下及时发现并及时排除；④为证明工程的规范、有序，需要记录并掌握工程检查和试验的相关资料。
质量控制的实质是通过完善质量管理体系、增强检验工作的力度，在掌握质量动态的基础上严格把握质量标准。质量控制贯穿于整个项目的实施过程中，但是每个阶段质量控制的主要任务又不尽相同。根据各阶段不同的要求，需要制订详细的质量控制计划，并按计划对施工进行监督；为排除各种质量隐患，须查明施工中出现的质量问题。除此以外，还要对设备的维护、设计的变更、相关图纸的管理、特殊工种资格的审查和仪表的校正等方面的工作的落实进行监管。
2）质量控制的方法与手段
根据我国当前的施工质量来看，宏观管理和微观管理都存在着不足之处。想要提高工程的质量，必须两方面齐抓齐管。从微观方面着手，为及时发现并及早处理问题，在工程的实施过程中，要把质量检查作为日常的工作重点。质量检查应以验收标准作为主要内容，在以专业组织检查为主的基础上结合施工单位的自检、互检以提高验收的效果。从宏观方面着手，应注意以下三点：一、要逐步建立完善的质量管理体系；二、要建立奖惩制度，对优质的工程进行奖励、对劣质的工程进行处罚；三、要建立工程的索赔制度和保修制度；四、要加强政府职能部门和社会舆论对工程质量的监督作用。要对工程施工的过程作全方位的跟踪监督，避免因前一项工程的质量不合格影响后一项工程的施工质量，而导致返工重做，并进一步的影响工程的成本和进度。
综上所述，工程项目管理要把对成本、工期和质量的控制看作一个整体。正确的理解组织控制的意义，通过全面管理来监控整个工程的施工过程，力求取得工期、质量和成本等目标之间的最佳平衡点，进而提高整体工程的经济效益和综合效益。
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