Bjorn’s Corner:飞机结构第 11 部分。复合材料许用值。

2026 年 7 月 24 日,©。 Leeham 新闻:在我们关于飞机结构及其如何塑造我们的客机在当今世界各地运输我们的方式的系列中,我们介绍了为什么结构复合材料需要四倍的测试...阅读更多博文 Bjorn’s Corner:飞机结构第 11 部分。复合材料允许值。首先出现在 Leeham 新闻与分析上。

来源:Leeham News and Analysis

作者:比约恩·费姆

2026 年 7 月 24 日,©。 Leeham News:在我们关于飞机结构及其如何塑造我们的客机在当今世界各地运输我们的方式的系列中,我们介绍了为什么在材料系统获得认证之前,结构复合材料需要比铝合金多四倍的测试。

复合材料非常复杂,因为复合纤维、基体以及将复合材料制成零件或层压板的过程中存在生产质量差异。

成分的变化使得复合材料特性的分析模型不可靠。因此,由美国联邦航空管理局和业界编写的《复合材料手册》建议将测试作为验证复合材料结构的方法。

图 1. 认证飞机的构建块方法。资料来源:复合材料手册第 3 卷。

复合材料系统的认证许用值

通过对复合材料进行广泛测试得出的统计上安全的设计属性值称为“允许值”。机身制造商评估复合材料系统的允许值,并在最小值的基础上添加安全系数,以生成其设计数据和规则。

我们在第 9 部分中看到,当纵向应变时,复合材料中的纤维比我们观察到的铝合金更强。当纤维嵌入基质并受到现实世界的力时,情况会发生变化:

  • 树脂纤维复合材料就像多层层压板一样,对任何力的方向都很敏感。拉动它,纤维就会产生坚硬、高强度的反应。压缩它,你的强度和模量不到一半。横向拉动,我们缩小到 1/10。复合材料对纤维取向非常敏感。
  • 实用航空复合材料混合纤维方向,其中0°、±45°和90°方向的多层通常用于制造对载荷方向不太敏感的准各向同性层压板。
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