HB Z 322-1998 军用飞机复合材料结构设计指南.pdf

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1、扎b c HB/Z 322-98 b 曰1999-01-06发布1999-03-01实施中国航空工业总公司批准目次主题内容与适用范围1. 1 主题内容1.2适用范围2 引用标准3术语4 总则5 设计选材原则5.1 一般要求5.2 夹层结构的材料选择6设计许用值确定6.1 许用值与设计许用值6.2 确定设计许用值的一般原则6.3 设计许用值的确起方法7结掏设计的一般要求7.1 复合衍料结掬设计的基本要求7.2复合材料结构铺层设计的-般要求复合材料结构的强度设计要求复合材料结构的刚度设计要求复合材料结构的耐久性设it要求复合材料结构的损伤容限设计要求1 . . . . . . . . . . .

2、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 7.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . eJJO哼且码，&句3AATP2A码，&句3A斗 哼，句，句0006n600nonkunynyAYnyny. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8、 . . . . . . . . . . . . . . 复合材料结构的工艺性要求. 结构设计层压板设计夹层结构设计主要构件设计. 复合材料整体油箱设计. 混杂复合材料结构设计. 连接设计机械连接胶接混合连接连接防腐. ) ATA且AtA3JJqd瓦vUf呵，吁，。oaunyounnutA。LA哼瓦7句GOOYOY(111111111111l ( 10 结构设计新技术.(19) 10.1 三维编织/树脂传递模塑RTM(ResinTransfer Molding)技术.(19)10.2 缝合/树脂膜渗透RFI(ResinFilm Infusion)技术. (19) 10.3 干缝合/树脂传递模塑

9、RTM技术.(20) 10.4 隐身设计技术. (20) 11 结构分析 . . -. (21) 11. 1 一般要求. .-. (21) 11.2 静强度与刚度分析.- . (21) 11.3 气动弹性剪裁.(22) 11.4 耐久性与损伤容限.(22) 11. 5 动力分析.(22)11.6计算机软件.(2刀口环境防护.(23)12.1 环境介质的腐蚀及控制.(23) 12.2 生物腐蚀及其控制. (23) 12.3 雨蚀及其防护.(24) 12.4 复合材料与金属的电偶腐蚀防护.(24) 12.5 雷击及其防护.(2的12.6 静电及其防护-. (25) 13 制造工艺与质量控制- .-

10、. . (25) 13.1 成形工艺. (25) 13.2 机加与装配工艺.(25) 13.3 质量控制标准.(26) 13.4 缺陷、损伤与无损检测.(26)13.5 质量保证措施.(26) 14 设计研制和验证试验.(26) 14.1 一般要求. (26) 14.2 试验载荷/环境谱.-.(27) 14.3试样和元件性能试验.(27) 14.4 结构静强度验证.(27) 14.5 结构耐久性验证.(28) 14.6 结构损伤容限验证.(28) 14.7 结构动强度验证. (29) 15 维修性要求. . . (29) 15.1 一般要求-. (29) 15.2 改善复合材料结构维修性的要求

11、. (29) 2 中华人民共和国航空工业标准军用飞机复合材料结构设计指南HB/Z 322-98 1.1 主题内容本标准规定了军用飞机复合材料结构的设计要求.并推荐了满足有关要求的设计方法。1. 2 适用范围本标准适用于军用飞机的各类增强纤维/树脂基复合材料结构及金属与复合材料海合结构中的树脂基复合材料部分(玻璃钢霄达罩结构除外);有类似复合材料结构的直升机可参照使用，但不适用于直升机的升力系统、操纵系统和其他机械系统中的复合材料结构。2 引用标准GJB 67.1 GJB 67.2 GJB 67.3 GJB67.4 GJB 67.5 GJB 67.6 GJB 67.7 GJB 67.8 GJB

12、67.9 GJB 67.11 GJB 437 GJB 775.1 GJB 776 GJB 1267 GJB 2876 GJB/Z 9001 HB 6129 3 术语军用飞机强度和刚度规范总则军用飞机强度和刚度规范飞行载荷军用飞机强度和刚度规范其他载荷军用飞机强度和刚度规范地面载荷军用飞机强度和刚度规范水上飞机的水载荷和操作载荷军用飞机强度和刚度规范可靠性要求和疲劳载荷军用飞机强度和刚度规范气动弹性不稳定性军用飞机强度和刚度规范振动军用飞机强度和刚度规范地面试验军用飞机强度和刚度规范核武器效应军用软件开发规范军用飞机结构完整性大纲飞机要求军用飞机损伤容限要求军用软件维护飞机结构通用规范质量体系设

13、计、开发、生产、安装和服务的质量保证模式飞机雷电防护要求及试验方法中国航空工业总公司1999-01-06发布1999-03-01实施H/Z 322-98 3. 1 复合材料Composit田.Com严lSitemateria1s 由两种或两种以上组分相材料组成的材料.各组分相材料基本上仍保持其原来各自的物理和化学性质，彼此间有明显的界面。3.2碳纤维复合材料CFRP(Car七onFiber Reinforced Plastics) 以碳或石墨纤维为增强材料的树脂基复合材料。3.3芳纶复合材料KFRP(K时arFiber Reinforced Plasti臼)以芳纶为增强材料的树脂基复合材料。3

14、.4 11奈纤维复合材料Hybrid romposi te:5 由两种或两种以上纤维增强同一种基体的复合材料。3.5 热国性复合材料Thermooetti鸣mpc黯ite以热固性树脂为基体的复合材料。3.6 热塑性复合材料Thermoplasticmpante合材料。3.7基体地tnx将增强材料敛集粘合在起以形成复合材料的组分相材料。3.8 增强材料Reinforcement 置于基体中能使形成的复合材料力学性能显著提高的增强相组分材料.如各种高强度、高模量纤维等。3.9 单向带Tape 以长纤维为经向而在纬向加少量且更细的纤维纺织加工成不同宽度的带，漫胶后称为预寝单向带.简称预浸带。3. 1

15、0织物Fabric由长纤维按经向、纬向等方向编织而成的一种编织物。3. 11 预浸料Prepare 将树脂基体浸涂到纤维或织物上，通过一定的处理后贮存备用的中间材料。3.12 空隙率Porosity复合材料中夹杂空气、气体或空腔的一种表示方法。通常以单位数量材料的总空洞体积与总体积(实心+空洞)的百分比来表示。3. 13 分层Delimitation由层间应力或制造缺陷等引起的复合材料铺层之间的脱胶破坏。3.14吸湿Moistureal嗣rpriorI复合材料在环境条件下吸进水分的一种行为。3. 15吸湿量Moisturentent 复合材料曝露于大气环境或其他环境条件下吸进水分的度量，用质量

16、百分数表示。3.16共固化Cocure指不同的复合材料制件在一次固化中同时完成固化和胶接过程的工艺方法。3.17二次胶攘sendary bonding 2 HB/Z 322-98 指己固化了的不同复合材料制件通过胶帖剂再次进行股接固化的过程。3. 18 残余应力R臼id咀1stress 在复合材料中一般指复合材料制件内部由于固化后的降温和吸湿等引起的应力。3.19 铺贴Lay-up 制造复合材料制件过理中用手工或机械按一定方向和顺序逐层铺放预浸料的过程。3.20架桥Bridging一个或多个铺层在跨越圆角或台阶等处时与其他铺层之间未完全接触的情况。3.21 正轴On-阻b与材料主方向重合的参考

17、坐标辅。3.22 偏驰。四国与材料主方向不重合，有一个偏转角。的参考坐标轴。3.23捐合臼upling一种外力引起与其不对应的基本变形的效应称为搞合。3.24 失效准则Fail町ecntenon 复杂应力-应变状态下，材料失效的判据。3.25 层间应力lnterlaminar stre配S除层板的三个面内应力分量外，指与厚度方向有关的另外三个应力分量，即ZO，tzx、布。3.26 层闹剪切lnterlaminar shear 指层间应力分量中的两个剪切分量外.即凡、苟，也称横向剪切。复合材料层间剪切强度较低.是它的一个弱点。3.27 铺层Ply复合材料制件中一层单向带或织物称为一个铺层.是复合

18、材料制件中一个最基本单元。3.28 铺层角Ply orientation angle 每-铺层的纤维方向与制件的参考坐标X轴之间的夹角，由X轴到纤维方向逆时针旋转为正。3.29 铺层l顺序Ply stacking叫uence铺贴中具有各种不同铺层角的铺层的排列次序。3.30 铺层递降Ply drop 荷的变化在一段距离上相应地逐步减少某些铺层的情况。3.31 层压板(层合板)Laminate 由单向或多向铺层压制而成的复合材料板。3.32对称层压板Synunetriclaminate 全部铺层及其各种特性和参数相对于板的几何中面对称的层压板。3.33 均衡层压板Balancedlarninat

19、e 铺层的各种特性和参数相同.相对于一参考轴.铺层角为+6与-6的铺层数相等的层压板称为相对于该参考轴的均衡层压板。3.34 均衡对称层压板Balanced s归unetriclaminate 3 HB/Z 322-98 既均衡又对称的层压板。3.35 层压结构Laminate structure 由若干个层压件连接而成的结构。层压件的种类可以是层压板、加筋板、夹层板、梁、墙、衔条、肋、框等。3.36许用值Allowable 在一定的载荷与环境条件下，由试祥、元件或细节件等试验数据，经统计分析后确定的具有一定置信度和可靠度的性能表征值。3.37讼计许用值De.;ignallowables 为保

20、证整个结阔的元整性具有高置信度，在许用值的基础上，由设计师规定的设计限制值。3.38 A基准A-basis是一个力学性能的限定值.在95%的置信度下.99%的性能数值群的值高于此值。3.39 B基准B-basis是一个力学性能的限定值.在95%的置信度下.90%的性能数值群的值高于此值。3.40典型值Typi四1value 从至少5个试样作出的有效试验结果中得出的算术平均值。3.41 环境条件Arnbient conditions. Environment conrutions 制件使用和存放的周围条件.包括温度、湿度、紫外线照射、雷电、噪声、腐蚀、燃油浸泡等情况。3.42 湿热效应Hygro

21、thermal effecr 由吸湿和温度变化引起制件尺寸和材料性能改变的现象。3.43 损伤容限Damage tolerance 指结构在规定的未修使用周期内，抵抗由缺陷、裂纹或其他损伤而导致破坏的能力。3.44耐久性Durability指结构在规定时间期限内，抵抗开裂、应力腐蚀、腐蚀、热退化、脱层、磨损和外来物损伤的能力。3.45偏差Discrepancy个允许的制造上的异常，可由计划的检测方法检出。偏差可能产生于加工、制造和装配的过程中。3.46缺陷Flaw. Defect 加工、制造或装配过程中产生的制造上的异常。在规定的标准内是允许的，在规定的标准外属超差，是不允许的。3.47 损伤

22、D回国联制造或使用中引起的结构上的异常。通常由机械加工、紧固件安装和外来物撞击等引起。3.48 冲击损伤Impact d田国ge专指由外来物撞击引起的结构上的异常。3.49 无损检验ND 1( Non-De.;tructive Inspection) 4 HB/Z 322-98 一种不破坏、不损伤原结构的质量检验方法，如目视、敲击、超声波探伤、声发射、X射线等检验方法。4总则应根据复合材料结构自身的特点.在结构中应满足材料选择、设计分析以及制造工艺、试验等诸万面的要求。此外，针对具体的飞机战术技术要求和新技术的不断涌现并转入实用，还应满足一些特殊的要求(如生存力、可靠性等)。5设计选材原则5.

23、 1 一般要求设计选材时应综合考虑下列要求ga.所选材料应根据设计要求具有适当的比强度和比刚度zb.应具有适当的抗冲击损伤性能;c.必须满足使用环境的要求;d.与相接触的材料应有良好的相容性;e.应有良好的工艺性，f.应符合使用要求的电学性能zg.应满足技宏和环保要求ah.应有可靠而且稳定的材料来源31应有尽可能低的价格。5.2 夹层结构的材料选择5.2. 1 面板材料的选择面板材料的选择实际上就是纤维和树脂的选择，具体要求同5.1条。5.2.2 芯子材料的选择原则芯子材料的选择除满足选材的一般要求外，还应综合考虑下述原则za.芯子的材料应有较低的密度与足够的强度和刚度;b.芯子应有民盯刷版侄

24、T.U6;c芯子材料应与面板材料的电化学性能相匹配，以避免在介质作用下产生电偶腐蚀;d.芯子材料应满足电磁性能要求。5.2.3 胶粘剂的选择原则胶粘剂的选择应遵循下列原则=a.胶粘齐IJ应有足够的胶接强度(含剥离强度)，以满足设计要求:b胶粘剂应有采l削则叶男征ij!3;c.胶粘剂形态(胶液、胶糊或胶带)的选择，应具有良好的工艺性.并满足胶层厚度的要求:d.应选择挥发性组分含量低的胶粘剂。若采用挥发性组分含量高的胶粘剂时，构件必须采取措施让挥发性组分逸出而不致对胶接产生副作用55 HB/Z 322-98 应用足够数量(根据对数据的可靠性要求)+ 450铺层层压板试样，按下列两种方法进行试验和获

25、取数据，取工者中的较低值，并经数理统计处理后确定剪切设计许用值2a.在最严重的使用环境条件(通常为湿热)下进行多次加载-卸载的拉伸(或压缩)试验，并逐步加大峰值载荷的量值，测定无残余变形的最大剪切应变值;b.在最严重的环境条件(通常为湿热)下，多次施加小载荷后，将其单调拉伸加载至破坏.测定各级载荷下的应力和应变.由应力-应变曲线上线性段的最高值确定其剪切应变值。6.3.4 许用值的数值基准复合材料刀学性能的数值基准可分为A基准、B基准和典型值。采用何种基准应根据具体工程项目的结构设计准则而寇。复合材料结掏般采用B基准值，而弹性常数均值。7结构设计的一般要求在复合材料结构设计中，除对具体飞机复合

26、材料零件、构件和结构的要求外，对一般飞机复合材料结构通常应满足下列几方面的要求。7. 1 复合材料结构设计的基本要求一般飞机复合材料结构通常应满足下列几方面的要求:a.复合材料结构一般按许用应变设计。当按其他方法设计时，应保证结构在使用载荷下有足够的强度和刚度.并在设计载荷下安全裕度应大于零:b.要防止与复合材料相接触的金属零件的电偶腐蚀问础;c.对于飞机某些部位的复合材料结构.如机头锥、机翼与尾翼的前缘和翼尖、整体油箱、电气设备舱等必须满足全机的电磁兼容要求。应当分别完成防雷击、防静电和电磁屏蔽的设计与验证试验;d尽可能地利用共固化工艺，将复合材料结构设计成整体件，但应注意共固化引起的结构畸

27、变;e应尽可能采用成熟的或经验证的结构形式:f.在整个结构设计中应始终贯彻低成本设计原则。7.2 复合材料结构铺层设计的一般要求复合材料结构的铺层设计应满足下列要求za.除特殊需要外，结构应尽量采用对称铺层，并在主要承载方向均衡铺贴.以避免搞合引起翘曲;b应最大限度地利用纤维方向具有的高强度和高刚度特性;c由0，90、:!:45。铺层组成的结构，上述任一铺层角的铺层，其最小铺层百分比应大于或等于6%-10%;d连接区的铺层设计应使与钉载方向成士45的铺层百分比大于或等于40%，与钉载方向一致的铺层百分比大于25%，以保证连接处有足够的剪豁强度和挤压强度.同时也有利于载荷扩散和改善应力集中;e.

28、对于在使用中容易受到外来物冲击的结构.其表面几层应均布于各个方向.且相邻铺7 HB/Z 322-98 层的夹角尽可能小，以降低基体受载与减少层间分层。对于仍不满足抗冲击要求的部位，应局部采用海杂复合材料:f对于承受集中力冲击的部位，应局部加强，沿载荷方向铺设足够的铺层以承受冲击载荷，并配置一定数量与载荷方向成:t450的铺层，以扩散集中载荷;g在梁、墙、框、肋及加筋条的突缘部位，应布置较大比例的O铺层以提高突缘的局部屈由i强度和提供轴向承载能力:h应使相邻铺层的夹角最小.以降低层间剪切应力(尤其在结构开口区); 1在结构变厚度区域.对铺层数递增或递减形成的台阶.要求每层台阶宽度相近且等于或大于

29、2.5mm.并在表面铺设连续覆盖层以防剥离.i同一铺层角的铺层不宜过多集中在一起.超过四层易出现分层。7.3 复合材料结构的强度设计要求复合材料结构的强度设计应满足下列要求:a.安全系数应从现行的强度规范或专门为型号制定的强度设计准则中选取;b.强度计算应采用经验证的失效准则，c当结构使用温度范围很宽或在不同温度下复合材料性能变化较大时，应按结构使用温度划分温度区间。在选用材料力学性能数据的过程中，材料弹性常数选取试样在相应温度区间测寇的平均值，强度计算时用材料在相应温度区间的许用值，并选取相应温度区间各飞行情况中的最大使用载荷作为应力分析用的外载。7.4 复合材料结构的刚度设计要求复合材料结

30、构的刚度设计应满足下列要求:a复合材料结构在使用载荷下不允许产生有害的变形。如不防碍飞机的安全操纵的变形等;b.要注意利用复合材料铺层的正交各向异性特性和结构的层压特性，通过合理地选取铺层角、铺层比和铺层顺序，以最小的质量达到所要求的刚度;C.对有刚度要求的一般部位，弹性常数的数值基准可选取对应温度区间的平均值。对于刚度有严格要求的部位，弹性常数的数值基准应选取对应温度区间的B基准值。7.5 复合材料结构的耐久性设计要求复合材料结构耐久性设计的一般要求，是在使用载荷/环境谱作用下.其经济寿命应大于使用寿命。7. 5. 1 结构细节设计耐久性细节设计是保证复合材料机体结构满足耐久性要求的前提条件

31、，要用耐久性分析来选择和确定结构细节.控制应变水平是耐久性细节设计的关键。具体设计时应满足下列要求2a.设计使用寿命期内，在规定的使用环境中工作的复合材料机体结构不应有引起功能降低或维护费用过高，或二者兼有的有害损伤(裂纹)的产生:b稳定水平飞行和地面停机受载情况下，不应在复合材料结构中引起损伤(裂纹)的持续增长:8 H/Z 322-98 c应把在早期耐久性研制试验及使用中已发现的那些疲劳损伤出现的概率减至最小;d复合材料结构在设计使用寿命期内，必须防止由于损伤引起的结构刚度不连续影响到结构安全性和使用功能;e.复合材料结构至少应达到目前金属结构达到的同一安全水平。7.5.2 薄壁结构的耐久性

32、设计复合材料薄壁结构指蒙皮厚度较薄的复合材料加筋板和以复合材料为面板的夹芯结构。t;对使用中常见的低能量重复冲击很敏感。这种结构进行耐久性设计时应考虑以下几点:a根据复合材料结构可能遭受的损伤类型对结构分区，并在研制试验中评定不同区域结构的耐久性对相应损伤的敏感性.b.根据对一架一般使用的飞机结构，在它整个使用寿命期内可能遭受冲击的研究结果，估计这种冲击的幅值和频率;c.采取提高层压板抗冲击损伤能力的措施。如.在层压板中增加:t45。层所占百分比，并将450层铺设在外表面。如果可能，表面层使用混杂复合材料;或者采用双向织物。7.6 复合材料结构的损伤容限设计要求对军用飞机，复合材料机体结构的初

33、始缺陷尺寸假设见表10损伤容限的设计要求分以下两方面。缺陷/损伤形式划伤分层表l初始缺陷/损伤尺寸假设初始缺陷/损伤尺寸长100mm，深0.5mm的表面划伤面积等于直径为50mm的圆，分层形状对该部位是最危险的分层冲击损伤由直径25.4mm半球形头冲击物引起的损伤，其冲击能量为13创或产生2.5nu深凹坑所需冲击能量值中的较小者;当板厚小于2.5田丑时，其冲|击能量为产生深度等于板厚凹坑所需的值7 6. 1 剩余强度要求结构的剩余强度应满足下列要求:a含初始缺陷的结构:含有表I中所规定的初始缺陷尺寸的结构必须能承受20倍寿命中出现一次的最大载荷。若此载荷小于使用载荷，要求结构的剩余强度满足使用

34、载荷要求;若此载荷大于使用载荷，要求结构两倍未修使用寿命后的剩余强度的上限值为一倍寿命中所出现的最大载荷的1.21吉;b含使用损伤的结构=根据使用损伤的可检度.结构剩余强度要求见GJB2876中的有关规定。7.6.2 损伤增长;要求为保证军用飞机最小可接受的未修使用期为两倍使用寿命，其损伤增长应满足:a对制造缺陷，在两倍使用寿命期内，由表1确定的缺陷尺寸不增长或ll:裂S9 HB/Z 322-98 b.对使用损伤，在两倍使用寿命期内，由表1确定的损伤尺寸不增长到破坏。7.7 复合材料结构的工艺性要求复合材料结构的工艺性包括构件的制造工艺性和组件、部件的装配工艺性两方面。结构方案和结构细节设计对

35、工艺性有决定性影响。在结构设计的全过程均需考虑结构的工艺性问题。a.由于不同铺层角的铺层之间，在给定方向上存在刚度特性和膨胀特性上的差别，当铺层不对称、装配不对称和同一铺层角的铺层集中过多时.会引起翘曲甚至分层3b.结构零件的拐角应具有较大的困角，避免在拐角处出现纤维断裂、富脂、纤维架桥、固化压力加不上等现象;C.对于外形复杂的结构，在外形变化区要采用光滑过渡，用织物代替单向带以减少外形变化区的纤维分离。d对具有封闭内腔需要用气囊加压的结构，工艺孔应留在受力较小的部位;e.对有表面质量要求的结构，该表面应为贴模面。当该表面不能做贴模面时.结构布置应考虑加匀压板以提高表面质量:f对于制件壁厚大于

36、7.5mm的结构，应选用不需要吸胶的预浸料.制造工艺参数应作适当调整。也可采用多次分层预吸胶工艺:E在孔的钻出一侧，应铺一层织物或玻璃布.以保证连接区的钻孔质量;h在热压罐尺寸和工艺许可下.应尽量设计成整体件并采用共固化工艺.以减少组装工作量。B 结构设计除遵循飞机复合材料结构设计的一般要求外，在具体的复合材料零件、构件和结掏设计中，还应满足以下要求。8. 1 层压板设计层压板是复合材料结构的最基本结构元件，宫的设计是复合材料结构设计的基础.应按下述几方面的要求进行设计。8. 1. 1 层压板铺层方式的选择层压板的铺层方式包括铺层取向、铺层比和次序，它直接影响到层压板的刚度、强度、稳定性、振动

37、、工艺性和使用维护性等。8.1. 1. 1 铺层取向铺层取向应满足下述要求:a层压板的铺层方向应主要依据所受的载荷情况来确定.力求得到最大的设计效率;b.铺层角度一般只在/4范围.即从O、45.、-45.、90。四种角度中选取.以便降低制造复杂性。对于一些特殊的情况，如采用缠绕形式时，或有其他需求时，铺层角可不受上述/4的限制;C.为简化层压板的分析与设计，应尽量采用成对的45.(0)和一450(-0)铺层。8. 1. 1.2 铺层布置10 HBIZ 322-98 铺层布置应满足下述要求:a.对于有两种以上铺层方向的层压板，各种方向的铺层应尽量交错铺设;b对有压缩和冲击性能要求的层压板，可在外

38、表面铺设:t450铺层.以提高抗压缩和抗冲击能力，同时也具有较好的使用维护性。8. 1.2 层压板的设计方法采用的设计方法应经试验验证并能有效地用于实际设汁。根据实际需要，层压板可按刚度、强度、稳定性或某些特殊要求等来设计，且须符合下列要求za.在薄壁结构中.层压板总体刚度的计算.一般采用层压板理论.不考虑三维应力和层间应力的影响b.纤维增强复合材料的失效准则.应采用经验证的失效准则;C.计算层压板的极限强度时，要采用较为精确的计算方法.并应经试验验证。8. 1.3 层压板的环境影响对于树脂基复合材料层压板，在实际设计中应考虑环境温度和湿度对其力学特性的下述影响:a在设计中应考虑层压板的固化残

39、余应力以及工作环境温度所引起的温度应力gb可采用线性的温度和湿度膨胀公式;c应有由试验测得的精确的材料热膨胀和湿膨胀系数;d应有由试验测得的温度和湿度对层压板的刚度与强度影响的曲线或数据:e应有材料的吸湿量对基体玻璃化转变温度的关系曲线或数据;f若层压板的力学性能设计计算未计入湿、热影响，应在对这些影响做定性分析的基础上，乘以适当偏于安全的系数。8.2 夹层结构设计夹层结构通常是由较薄的板材作面板，密度小的材料作芯子胶接而成。它具有较高的抗可以在较小质量下达到刚性结构件的要求，为飞机结构中广泛采用的一种结构形式。8. 2. 1 夹层结构设计的基本要求夹层结构的设计，必须使其在设计载荷作用下满足

40、强度和刚度要求，防止下列各种模式的失效za.面板的厚度必须足以承受由设计载荷引起的拉力、压力和面内剪切应力;b芯子应具有足够的强度以承受由设计载荷引起的横向剪应力;c芯子的弹性模量和面板的抗压强度都必须足以防止面板在设计载荷下起皱;d芯子为蜂窝时，要合理选择蜂窝椅子参数，以防止面板在设计载荷下产生蜂窝凹陷;e.芯子的抗压强度应足以防止垂直于面板的设计载荷或弯曲引起的压应力作用时的压塌破坏;f夹层结构必须具有足够的弯曲刚度和剪切刚度;芯子必须具有足够的厚度和剪切模量，以防止在设计载荷下产生过度的挠曲变形;g.夹层壁板的封口和连接处应有足够的强度.并应把芯子和面板连接在一起，使载荷可传递到结构其余

41、部分。11 HB/Z 322-98 8.22 夹层结构设计的特殊要求在夹层结构设计时，对一些特殊问题应满足下列要求。8.2.2.1 夹层结构应采用适宜的封边.使芯子免受意外损伤、防潮密封和增强边界以传递和分配边界连接载荷。8.2.2.2 使用合适的芯子，同一块板中可用几种不同密度的芯子，每种芯子都应与该部位所承受的载荷相适应，并能与相邻芯子胶接成一体。8.2.23 使用承载螺栓和锄钉.当因空间限制而不能使用分段加强板，或大面积胶接的搭接部承受高载时，允许增加螺栓或销钉来解决问题(虽其结果常使结构疲劳寿命缩短、重量增大)08.2.2.4 在需要处适当增加面板的铺层，以承担额外的载荷。8.2.2.5 尽可能采用外部加强饭而不用内部加强板，以避免在使用内部加强板连接时将芯子开槽或压碎，从而防止在加强板端接处形成脱粘区。8.2.2.6 芯子高度的过渡应采用直线或规则形状的过渡形式，并要对面板进行整形和整平.以使芯子和面板在固化过程中达到最佳匹配。芯子的拼接应在夹层板固化过程中将芯子边界相互胶接而成。8.2.2.7 夹层结构设计时，应注意芯子的条带方向。8.2.2.8 夹层结构的连接应根据具体结构情况选用合适的连接形式和匹配的紧固件，并且要遵守下列连接设计的原则: