题目：飞行器副翼复合材料夹芯结构损伤与修理技术研究

夹层结构是工程技术人员在对材料追求轻质高强的过程中探索得出的一种有效的结构形式。近年来，特别是以复合材料层合板作为面板，铝蜂窝或Nomex纸蜂窝作为夹芯的结构已经广泛应用于飞行器结构的众多部件。但是另一方面，要想使复合材料蜂窝夹芯结构进一步扩展其在飞行器结构上的使用范围，首先必须对其损伤与修理方面的问题开展更加深入细致的研究。尽管目前针对复合材料层合板结构，国内外学术界众多学者已经在其损伤特性以及修理方法研究方面取得了许多有价值的研究成果，但是关于复合材料夹芯结构的损伤与修理方面的研究则相对较为缺乏。

本文基于“积木式设计方法”，对试样级复合材料蜂窝夹芯结构的损伤与修理特性进行了全面的试验研究，进而开展副翼全尺寸修理试验研究；另一方面，发展了针对复合材料夹芯结构的高精度数值仿真失效准则及损伤演化体系。本文的主要研究内容归纳为如下四个方面：

1.复合材料蜂窝夹芯结构弯曲性能的试验研究：分别针对含典型损伤形式复合材料蜂窝夹芯结构以及修理后复合材料蜂窝夹芯结构开展弯曲性能测试，得出不同损伤参数下的最佳修理方案，从而为建立损伤分析模型提供了理论依据及试验对比。同时，为全尺寸副翼结构修理提供试验数据支撑与修理技术验证。

2. 蜂窝夹芯等效参数研究：基于蜂窝夹芯实际SEM成像结果，发展了一种基于Z型RVE并且考虑圆角的等边六角形蜂窝夹芯等效性能分析方法，分别针对蜂窝夹芯面内以及面外等效参数进行理论推导，并得出相应的计算表达式，为复合材料蜂窝夹芯结构弯曲性能的数值模拟分析提供了输入数据参数。

3. 基于连续介质损伤力学和粘聚区模型的损伤分析方法：针对蜂窝夹芯和修理胶层发展了一种新的损伤分析方法。依托MSC.Patran平台基于PCL语言以及Visual C#语言，建立了“复合材料蜂窝夹芯结构弯曲性能快速参数化建模分析”模块。对复合材料蜂窝夹芯结构常见损伤形式和常用修理方法，分析了不同损伤参数和修理参数对结构极限强度的影响。

4. 全尺寸副翼修理试验研究和数值模拟：在复合材料蜂窝夹芯试样级试验和损伤仿真模拟的基础上，提出了全尺寸副翼修理方案，并开展相应的试验研究，对其常用载荷工况下修理效果进行了验证。进而，基于全尺寸副翼数值分析模型，详细讨论了各修理位置的结构局部强度恢复情况，最终基于Visual C#用户图形界面通过SQLite数据库链接完成了副翼结构修理手册数字化软件平台。