题目：复合材料构件制造缺陷统计分析与T形结构整体成型规律研究

先进复合材料因有着传统材料无法比拟的综合性能而成为飞机上最主要的结构材料之一。飞机用复合材料构件的种类繁多且结构形式复杂，从而增加了成型过程（尤其是热压成型）温度与压力传递的复杂性，易产生多种缺陷，缺陷控制问题变得极为复杂。因此，复合材料制造缺陷除了与材料特性、工艺条件有关，还与复合材料结构形式密切相关。本文即针对先进复合材料结构形式与制造缺陷的关联性问题开展理论分析与实验研究，重点研究了T形结构整体成型过程压力分布与树脂流动规律、缺陷形成规律及其对承载能力的影响规律。研究结果为提高复合材料构件成型质量、降低废品率和制造成本、以及完善复合材料结构设计和结构制造工艺奠定了坚实的理论和实验研究基础。 首先，以考察复合材料结构形式与制造缺陷的关联性为目标，对近两万件航空复合材料构件无损检测数据进行了树枝分类统计分析，形成了制造缺陷的数据样本，确定了热压罐工艺主要制造缺陷的类型及分布特点。统计结果表明，复合材料热压罐工艺中分层缺陷比例最高，构件形状复杂程度的提高增大了制造缺陷的出现比例。 进而，针对缺陷比例最高的分层缺陷，利用小样本量的统计分析方法求得了典型构件分层面积的概率分布和相对可接受率，定量地评价了复合材料结构形式与分层缺陷的关联性，并应用线性群子统计理论分析了制造缺陷的关键影响因素，通过与工程经验对比分析，表明该计算结果具较高的可靠度，从而为评价热压罐工艺复合材料构件成型质量提供了重要的数据分析方法。 然后，基于复合材料制造缺陷的统计结果，针对航空复合材料整体化结构中最为典型特征意义的T形结构，通过模拟该结构整体成型过程的受力方式，采用压力测量胶片考察了成型过程筋条型面内的压力分布与压力变化特征，并通过考察预吸胶过程T形结构筋条不同部位的吸胶量和厚度分析了树脂流动模式。实验结果表明，筋条型面内压力分布不均，拐角区压力最小，引起树脂以沿筋条厚度方向流动为主、面内流动和拐角区剪切流为辅的复杂流动模式；随着热压进程的进行或增大成型压力，筋条型面内压力分布均匀性提高。研究结果为揭示整体成型工艺制造缺陷形成机制提供了实验依据。 在此基础上，分别采用胶接共固化和共固化成型工艺制备T形结构，实验综合分析了T形结构整体成型过程密实质量和缺陷形成的影响因素及其影响规律。实验发现，模具配合方案、三角区填充料用量是决定T形结构成型质量的主控因素，两种成型工艺中筋条拐角区均易出现厚度不均（拐角最厚）、富脂、分层等缺陷，共固化工艺下的密实质量对模具配合方案和三角区填充料用量的依赖性更大。研究结果对整体成型工艺制造缺陷控制和工艺方案的选择具有指导意义。 最后，基于分层缺陷对T形结构抗拉脱能力影响规律的实验研究，提出了以充填区分层面积与填充区面积的比值作为分层程度的定量表征参数；并采用声发射定位检测、应变片和C扫描成像检测技术分析了T形结构在拉伸载荷下的损伤破坏演化规律，揭示了T形结构结合界面失效机制与分层缺陷对T形结构损伤破坏过程的影响作用。实验发现，T形结构破坏起始位置发生在层间应力高度集中的填充区内部或筋条拐角/填充料结合界面，而后逐渐扩展到腹板面，最后迅速扩展到筋条/蒙皮结合界面而失效，分层缺陷改变了该结构沿着最靠近胶层的蒙皮内开裂的破坏模式。