复合材料结构修理常用方法
无人机复合材料裂纹的粘接修复工艺探析
无人机复合材料裂纹的粘接修复工艺探析摘要：复合材料在无人机制造中具有较高的利用率，如果复合材料在结构中出现磨损、裂纹等，修复及时就会直接影响无人机的性能，对无人机的飞行造成安全隐患。
所以需要详细的对复合材料裂纹的修复工艺、修复方法等进行分析，从而保证无人机的使用性能。
关键词：无人机；复合材料；裂纹粘结；修复随着科学技术的不断发展，无人机结构设计中多数利用的都是复合材料,复合材料不仅具有重量轻和设计空间大等特点，而且利用起来比强度和比刚度高。
复合材料的利用还能减轻无人机的机身重量，增加无人机的有效载荷，提升无人机的隐身性。
但是无人机在使用的过程中会受到多种因素的影响，从而导致其出现冲击性损伤和结构裂纹损伤[1-2]。
裂纹损伤会降低无人机的承载性能，影响无人机的使用安全。
复合材料裂纹修复包括机械修复和粘接修复两种，现阶段主要利用的就是粘接修复方法。
本文主要分析粘结修复工艺对于无人机复合材料裂纹的修复价值。
1.修理工艺1.1修理工艺的要求在对无人机复合材料的裂纹损伤进行修复时，不仅要遵循民用复合材料的修理原则，同时也要遵循以下两个原则：首先，修复区域的投影面积要控制在总区域面积的15%以下;其次在完成修复后，对于零件的额外增加质量要控制在原有基础质量的2%以内。
在无人机的粘接修复中，只有满足以上原则，才能一定程度上保证无人机的修复性能，保证修理结构的稳定性。
1.2修补方案设计在进行无人机修复时，通常使用复合材料补片进行单侧粘贴，但是因为补片的材料、几何尺寸等情况不同，所以对于胶粘剂的选择也有一定差异性，这就导致在修补后凹槽的裂缝也有所不同，所以一定要加强对修补参数的设计，加强对修补工艺的利用，保证良好的修补效果。
1.2.1补片材料的选择一旦无人机复合材料出现裂纹损伤，就要对其进行侧补片修补，补片材料的强度和模量等会直接影响补片的质量，所以补片和无人机的复合材料膨胀系数需要相匹配。
同时，补片具有容易成型的优点，也不会对无人机复合材料产生腐蚀。
航空复合材料结构修理方法
航空复合材料结构修理方法孙雨辰;季佳佳;冯蕴雯【摘要】随着复合材料在航空结构中的广泛应用,对航空复合材料修理方法的研究显得尤为重要.阐明了复合材料的损伤缺陷与修理容限,说明了国内外存在的复合材料修理技术与方法、修理效果的评估标准,并提出现有技术存在问题与未来发展方向.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2015(000)020【总页数】5页(P96-100)【关键词】航空结构;复合材料;修理容限;修理方法【作者】孙雨辰;季佳佳;冯蕴雯【作者单位】中国商飞上海飞机设计研究院;中国商飞上海飞机设计研究院;西北工业大学【正文语种】中文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[1]。
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[2]。
修理容限与损伤容限的关系如图1所示。
图1 修理容限与损伤容限关系Fig.1 Relation between repair tolerance and damage tolerance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）[3]。
金属结构的复合材料修复技术
（ ． 装 工 程 兵 驻 天 津 地 区军 事 代 表 室 ， 津 ３ ０ ４ ；．总 装 工 程 兵 科 研 一 所 ， 苏 无 锡 ２４ ３ ） １总 天 ０２０２ 江 １ ０ ５
摘 要 ：利 用复合材 料补 片胶 接修 补技 术进行 金 属 结构 的修 复 ， 能提 高结 构 疲 劳 寿命 ， 少腐蚀 ， 减 可进 行 原
传统 的 金 属 结 构 修 补 方 法 是 采 用 金 属 补 强 板
焊接 、 螺接 或 铆 接 到损 伤 部 位 ， 必 形 成 新 的应 力 势
１ 武 器装 备 战 伤 快 速 修 复
武 器 装 备 的 战 伤 ， 般 可 因射 弹 、 片 、 烧 、 一 破 燃
集 中区从 而 减 少 结 构 的 使 用 寿命 。现 代 高 技 术 战
２ ｈ ｉ ｔ ｎ ｉｅ ｒ ｃ ｎ ｉ ｃ ｓａ ｃ ｎ ｔ ｕ ｅ ｆ ｈ ｎ ｒ ｌ ｒ ｍｅ ｔ ｅ ａｔ ｎ ．Ｗｕ ｉ ０ ５ Ｃ ｉａ ．Ｔ ｅＦ ｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｔ ｉ Ｒｅ ｅ ｒｈ Ｉ ｓ ｔｔ ｅＧｅ ｅ ａ Ａ ｍａ ｎ ｓＤ ｐ ｒ ｓＥ ｎ Ｓ ｅ ｆ ｉ ｏ ｔ ｍｅ ｔ ｘ ２ ４ ３ ． ｈｎ ） １
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直升机用复合材料蜂窝夹层结构脱胶的修理
直升机用复合材料蜂窝夹层结构脱胶的修理摘要：合材料越来越多的应用在直升机结构件中，如何在常温下快速修理直升机用复合材料结构件已成为军民各行业的研究重点。
复合材料蜂窝夹层结构具有比强度、比刚度高等优异的力学性能，以及良好的隔音降噪、耐腐蚀和抗疲劳性能，该结构中还可以安装嵌入件，使得承载较低、重量较小的设备易于安装。
目前，该结构已广泛应用在直升机结构上，如舱门、口盖、内饰、进气道和整流罩等非承力结构，地板、蒙皮、框腹板、梁腹板、尾梁等承力结构。
关键词：蜂窝夹层；脱胶；修理复合材料蜂窝夹层结构是由上、下复合材料面板通过胶膜或胶粘剂与蜂窝相连的一种结构，由于该结构的面板较薄，蜂窝夹层间有明显的胶接界面，所以在使用中不可避免地会发生面板分层、板芯脱胶及面板损伤和蜂窝塌陷等损伤。
我国复合材料专业起步较晚，有些专家在这方面作了很多工作，但未取得突破性的进展，没能在飞机复合材料蜂窝夹层结构件上实现工程化应用。
近年来复合材料蜂窝结构件在我国飞机上的应用比率不断增大，数量不断增多，迫切需要其修理技术，以提高结构件损伤后的使用寿命和降低使用维护成本。
一、设计与工艺复合材料蜂窝夹层结构不同损伤有不同的修理方法，本文主要对非穿透损伤的蜂窝壁板进行修理研究。
非穿透性损伤是指一面蒙皮及芯子的损伤。
1、修理材料及方法。
一般认为，复合材料蜂窝夹层结构修理用材料应相同于原材料结构，而性能和工艺又应处于同一水平为佳，也可选择工艺上更为简便但对其它性能影响不大的材料。
当无法获得原结构用材料而不得不选用其作材料时，除了考虑材料的基本性能之处，还须考虑其湿热性能、耐热性能、耐介质性能和疲劳性能等。
本次修理的树脂基复合材料蜂窝夹层结构的材料组成碳纤维、环氧树脂体系、蜂窝、环氧类型的高温胶粘剂和中温胶粘剂。
复合材料蜂窝夹层结构的不同损伤类型和损伤程度有不同的修理方法，一般可以分为贴补法、挖补法、注射法等。
挖补法又可以分为单面挖补和双面挖补。
贴补法适用于载荷不大、气动外形要求不高、较薄的平面形制件。
纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程
纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程1. 引言纤维增强复合材料是一种具有轻质、高强度和耐腐蚀性能的材料，广泛应用于钢结构的加固修复领域。
本技术规程旨在规范纤维增强复合材料在钢结构加固修复中的应用，确保工程安全可靠。
2. 术语和定义2.1 纤维增强复合材料：由纤维和基体组成的材料，具有优异的力学性能和耐久性。
2.2 钢结构：以钢为主要构造材料的建筑结构。
2.3 加固修复：对老化、损伤或不满足使用要求的结构进行强化和修补。
3. 加固修复设计3.1 加固修复目标：根据钢结构的使用要求和现状评估，明确加固修复的目标和需求。
3.2 结构评估：对钢结构进行详细评估，包括静力分析、疲劳寿命评估等，确定加固修复方案。
3.3 加固修复方案：根据结构评估结果，选择合适的纤维增强复合材料类型、层数和布置方式，制定加固修复方案。
4. 材料选择与准备4.1 纤维：选择适用于钢结构加固的纤维增强复合材料，如碳纤维、玻璃纤维等。
4.2 基体：选择适用于钢结构加固的基体材料，如环氧树脂、聚酯树脂等。
4.3材料性能测试：对所选材料进行性能测试，确保其满足设计要求。
4.4 表面处理：对钢结构表面进行清洁和处理，以提供良好的粘接界面。
5. 加固修复施工工艺5.1 粘接剂配制：按照材料厂家提供的配方和说明书准备粘接剂。
5.2 粘接层施工：将粘接剂均匀涂布在钢结构表面和纤维增强复合材料上，并确保其充分浸润纤维。
5.3 复合板安装：将预制好的纤维增强复合板按照设计要求粘贴在钢结构表面，注意保持板材平整和紧密贴合。
5.4 固化处理：根据粘接剂的固化要求，进行固化处理，确保粘接层具有良好的强度和耐久性。
5.5 后续处理：修整复合板表面，进行防腐、防水等后续处理工作。
6. 质量控制与验收6.1 施工前检查：对施工材料、设备和环境进行检查，确保施工条件满足要求。
6.2 施工过程控制：严格按照设计方案和施工工艺要求进行施工，监控材料配比、涂布厚度等关键参数。
航空复合材料结构维修技术研究
航空复合材料结构维修技术研究摘要：航空领域复合材料用量不断增加，复合材料结构维修研究相对滞后。
本文概述并分析了航空复合材料结构维修技术的现状，并重点介绍了现阶段使用的航空复合材料结构维修技术：目视检查及无损检测定位损伤；综合考虑，确定维修区域和维修方法；维修后检测。
关键词：航空复合材料维修近年来，复合材料在航空中的研究主要集中于用先进复合材料制造承受大载荷的主承力结构。
随着飞机上复合材料用量的增加，对于复合材料制造、装配和维修的要求也相应提高。
其中满足功能性、经济性和安全性的维修技术对复合材料的应用起到了制约作用。
1 复合材料结构的维修复合材料结构维修的目的是在最短的时间和最少的花费条件下修复结构的完整性，得到和原来结构的刚度、强度相匹配的结构，同时保持增加的重量尽可能小。
相对于复合材料在飞机上的应用来说，复合材料维修技术的相关研究、相关技术标准或规范的建立工作是相对滞后的。
复合材料的特性决定了其在冲击后容易产生裂纹和分层，因此大量复合材料部件在不可避免地会发生结构缺陷或损伤，必须进行及时维修以减少生产中部件的报废率，并提高部件使用完好率，在保证安全的同时降低复合材料的使用成本。
因此，复合材料构件维修的重要性不言而喻。
相对于金属结构的损伤而言，复合材料结构的损伤往往是同一构件的经常性或周期性损伤，而且复合材料的损伤检查和检测需要经过特殊培训的特殊人员进行，复合材料维修需要先进的维修和检测设备，所以复合材料的维修成本更高；复合材料结构维修技术相对滞后，维修过程和材料体系尚不完善，复合材料修理完成后的质量难以检测，因此复合材料的标准修理方法具有局限性。
出于对复合材料结构维修成本、可操作性、安全性等因素的综合考虑，目前实际在进行复合材料结构维修时通常遵循以下思路：首先先评估可能对复合材料造成损伤的因素对复合材料的影响，确定损伤的程度、范围；然后确定维修区域和维修方法；最后对维修后的复合材料进行检测。
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。
飞机复合材料损伤及修理技术浅析策略
飞机复合材料损伤及修理技术浅析策略摘要：飞机所用复合材料直接影响飞机自身实际飞行性能，其自身设计性能优良、化学性质稳定、耐腐蚀等优势，普遍用于航空航天领域中。
但复合材料受外界多个因素影响，促使其材料受损，一定程度干扰飞机正常运行，需充分结合复合材料结构自身损伤特征及其裂纹特性，遵循相应的维修基本原则，以此保证飞行安全运行。
本文就飞机复合材料损伤及修理技术展开分析。
关键词：飞机；复合材料；损伤；修理技术复合材料凭借自身多个优势，普遍用于航空航天领域中，成为飞机结构核心材料之一，复合材料损伤破坏机理与金属存在较大的差异性，飞机上应用大量复合材料之后，其自身维护成为现下关注的焦点之一。
复合材料出现脱胶、分层、表面氧化等质量缺陷，对飞机实际飞行产生严重的影响，需定期对复合材料进行综合性检查，严格依照相关规程做好维护，为后续飞机安全飞行提供强有力的保障。
一、复合材料结构损伤特征及其裂纹特性基体作为复合材料核心构成之一，其主要作用在于始终保持纤维处于初期设定部位，并持续性提高外部载荷入驻纤维路径。
基体自身材料自身强度多强于纤维，复合材料结构自身内部纤维定向需充分促使纤维承受较大的载荷，基体材料自身性能对复合材料自身功能存在一定干扰，尤其针对面内压缩、剪切等更为凸显。
金属材料受外部载荷作用下，更为是以塑性形变从而吸收相应的冲击，脆性作为复合材料自身典型特征之一，一般呈现为以下损伤：①表面损伤、裂口，此种类型损伤对结构实际承载力干扰较小，一般可忽略不计，不进行综合性分析。
②因基体出现裂纹和纤维失效出现分层，此类损伤多见于材料内部，处于复合材料面板自身外表面为锯齿状损伤，其又可划分为多种损伤类型。
③贯穿损伤。
针对此种状况损伤区贯穿整个复合材料自身厚度，贯穿损伤一般带有穿孔、损坏等材料，穿孔实际边缘多产生分层、裂纹等[1]。
复合材料结构裂纹增长包含三种类型，即不增长、止裂增长、缓慢增长，不同增长其自身特征及发生基本原理不尽相同，不增长、止裂增长多与止裂损伤尺寸检查间隔密切相关；缓慢增长其一般与金属实际断裂力学具有一定的相似性。
复合材料修理金属结构的应用技术
胶层的粘接质量， 两种方法在外场使用都是非常合
适而方便的。 但是， 在实践操作过程中， 特别是针对外场作业 时， 复合材料对金属结构修理技术仍存在一些困难 和不尽人意之处。 ( 1) 胶接修理前， 需要结构进行表面处理， 提高 胶接的润湿性和粘接力， 且表面处理质量对结构修 理后的疲劳寿命有显著的影响。而对于铝合金结构 件， 常规表面处理铬酸阳极化和磷酸阳极化法， 具有 良好的胶接耐久性。但当没有采用这两种表面处理 方式的铝合金构件时， 就需要先对构件表面进行打 磨， 然后再进行铬酸阳极化或磷酸阳极化处理; 同样 对已经进行过铬酸阳极化或磷酸阳极化处理的铝合 金表面出现腐蚀或难以清除的污物时， 修补区域也 要打磨之后， 再次进行铬酸阳极化或磷酸阳极化处 理。这在外场是很难再重新进槽再处理的， 实现阳 极化表面处理就有很大的难处， 而简单的机械打磨 虽然可以使原有的氧化膜得到改善， 效果却还是不
2 复合材料修理金属结构技术概述
用胶接的复合材料加强件能减缓或停止疲劳裂 纹扩展， 替换由于腐蚀而耗蚀的结构区域， 并从结构 上增强小裕量或负裕量的区域。这个技术被称为复
收稿 日期 :2006-12- 7 0
2007 年第 1 期
付国正:复合材料修理金属结构的应用技术
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此采用复合材科修理后可提高结构的耐腐蚀性能。 (4 )胶接贴补法便于修理复杂表面， 成型性好， 适合外场修理。修理所需时间短， 修理成本低， 经济
3. 2 修理用复合材料补片尺寸的确定
在明确修理用补片时的形状时， 根据受损区域 结构的特点进行确定， 要有足够的圆角半径过渡， 用 受力较好的圆形或者椭圆形较好， 并将补片四周做 成楔形， 使连接处截面的变化比较缓和， 降低胶接端 头胶层的剥离应力和最大剪切应力。 与裂纹平行的方向为修补片长度方向， 当裂纹 长度恒定时， 使用尽量长一点的修补片， 可减少脱胶 的可能性并增加疲劳寿命， 但是当复合材料修补片 与金属结构的刚度接近时， 长度超过一定值后， 结构 的修理效果就提高不明显了， 在还没有到此临界值 时， 随着补片长度的增加， 结构修理效果是随着长度 增加而提高的， 因此临界修补粘接长度的确定很重
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复合材料结构修理常用方法
1. 引言
复合材料在航空、汽车、船舶等领域得到越来越广泛的应用，其优异的力学性能和低
密度使得复合材料结构成为一些特殊领域的选择。
因为其特点，复合材料在受损后进行修
理时需要特殊的考虑。
本文主要讨论在航空领域中的复合材料结构常见的修理方法。
2. 损伤评估和表征
在进行复合材料结构修理之前，必须先进行损伤评估和表征。
在损伤表征中，要了解
受损部位的尺寸、形状、深度、类型以及受损的程度等信息。
对于损伤的类型，包括裂纹、孔洞、烧穿等，需要进一步分析其性质和影响，以便确定后续修复方案。
3. 常见的修理方法
3.1 外补丁法
外补丁法是一种在结构中增加补丁的方法。
其主要步骤包括往受损区域周围贴上预制
的复合材料片，使用胶水固定住，然后进行碳化处理，接着进行表层处理以及终端加工。
这种方法的优势在于处理时会对整个结构有较小的影响，同时成本和维护工作也较少。
但
是在一些情况下，使用外补丁法可能会对结构的流线性产生一定的影响。
3.2 内补丁法
内补丁法是一种在复合材料结构内部添加补丁的方法。
首先将受损区域周围挖去一定
量的复合材料，并将补丁塞入然后对其进行胶接和热处理。
这种方法需要在深度困难区域
内施工，因此通常需要使用专业设备。
在对结构产生影响时，内补丁法表现良好。
3.3 局部替换法
局部替换法是一种把受损的结构部件替换为新的构件的方法。
这种方法会更改结构的
刚度、质量等结构特征，也会对结构强度产生影响。
通常，该方法仅在不得不对结构进行
深刻改变的情况下使用。
3.4 补丁替换法
补丁替换法是一种将已损害的叶子或层替换为新的部件的方法。
这种方法通常会影响
到结构的刚度，需要对结构进行重新设计。
4. 结论
复合材料结构因其特性而得到广泛应用，对其损伤进行的修复需要考虑到结构的几何形状以及其深度和损伤类型。
本文介绍了外补丁法、内补丁法、局部替换法和补丁替换法等常见的修理方法，但根据具体情况仍然需要进行选择和评估。
在选择一种修理方法时，需考虑到其对结构特性的影响，既要保证了结构损伤得到有效修复，又不会对结构力学性能产生负面影响。
5. 应用示例
外补丁法：外补丁法最常用于航空领域的复合材料结构修复中。
在一些较小的孔洞区域和裂纹区域，使用外补丁法是一种迅速而又有效的方法。
一架直升机的旋转翼叶片上发现了一些轻微的损伤，使用外补丁法来修复这些区域就可以快速地恢复机组的安全飞行。
内补丁法：内补丁法通常用于处理比较深度有限的裂纹和孔洞。
在内补丁法中，需要深入结构内部施工，因此通常需要使用一些专业设备和技术来完成。
在一些飞机的机身结构中，存在于繁忙节点处的裂纹损伤，使用内补丁法就可以将裂纹损伤部位加固，并提升结构的强度和刚度。
局部替换法：局部替换法通常用于当受损的结构无法得到修复和强化的情况下。
在一些需要与高温或者高压区域接触的机身部位，需要对结构进行更改，以便适应环境的变化。
补丁替换法：补丁替换法通常用于当某些叶片或层已经到了失效的阶段，需要进行更换的情况。
在有些飞机上，叶片的损伤已经达到了不能修复的阶段，这时候就需要使用补丁替换法来替换已经失效的叶片。
6. 结论
对于复合材料结构的修复和加固需要根据不同的损伤特点选择不同的修复方案，常用的修复方案有外补丁法、内补丁法、局部替换法和补丁替换法。
在选择修复方案前，需要了解损伤的类型，大小和深度，以便能够准确地选择和实施最佳的修复方法。
结合具体情况选择合适的修复方案可以最大程度地保证结构完整性和延长复合材料结构的寿命。
7. 未来发展方向
7.1 自愈合技术
自愈合技术是指一种通过特殊技术，使得复合材料能够自动修复自己的创新技术。
这种技术可以使得复合材料结构在遭受破坏或者损坏后，自动地进行修复。
这种技术可以极大地提高结构的可靠性，并大大延长复合材料的使用寿命。
7.2 纳米修补技术
纳米修补技术是指一种将仅有几微米尺寸的小纳米颗粒注入到受损的复合材料结构内部，以修补损伤。
这种技术可以使得非常微小的裂纹和缺陷得到快速和有效的修复，从而避免了大规模的更换或者加固。
7.3 材料本身防御和修复能力的提高
随着科学技术的不断进步，复合材料本身的防御和修复能力也将不断提高。
这种材料本身的自我修复能力可以让材料自己修复自己的损伤和缺陷，从而使得元器件或者结构不需要人为干预而自行维修，大大降低了维修成本和时间。
7.4 智能检测及预警系统
智能检测及预警系统是指采用先进的传感技术以及嵌入式系统，在复合材料结构中实现智能检测，并能在复合材料结构受到破坏或者损伤时，及时发出预警信号。
这种技术可以大大提高结构的安全性能，并降低维修成本。
8. 结论
复合材料结构修理技术的发展一直是一个不断进步的过程。
选择正确的修复方法和对其进行有效的实施，将对修复的效果产生积极影响。
未来，将有更多的技术应用到复合材料结构的修理中，从而大大提高结构的可靠性和完整性，并降低维修成本。