對復合材料結構使用的主要環(huán)境條件及對結構影響的主要因素進行了系統(tǒng)分析,并結合試驗情況分析,對復合材料腐蝕的主要方式進行了闡述,并給出了復合材料構件使用防護的一些基本方法。
復合材料結構在外場使用中,可能遇到各種使用環(huán)境(如溫度、度、雨雪、陽光、雷電、風沙、塵埃、霧、噪聲及工業(yè)污染等),它們都可能引起復合材料的退化和變質,一般稱為腐蝕過程。復合材料的腐蝕機理較為復雜,目前尚無滿意的解釋,更難于預測復合材料的腐蝕與強度和時間的關系。飛機在使用期內(nèi),除受外部環(huán)境條件的影響之外,還受內(nèi)部的燃料、液壓油、冷卻劑、密封劑等生產(chǎn)和使用中一些酸堿的影響。另外,復合材料是高電位材料,當與低電位材料相接時可能會出現(xiàn)電偶腐蝕。因此,在復合材料結構設計時,必須考慮相應的防護措施,以保證結構的完整性。
根據(jù)飛機預計的服役地區(qū)、飛機范圍、材料體系、使用任務、結構狀況等確定飛機復合材料結構主要環(huán)境條件,常見的復合材料結構環(huán)境條件有:濕熱環(huán)境、沖擊環(huán)境、腐蝕環(huán)境和老化環(huán)境。
濕熱環(huán)境是影響復合材料結構特性的一個重要因素。樹脂基是吸濕的,隨著吸濕擴散擴展,會使結構出現(xiàn)不同的吸濕量分布。這樣,不僅會降低纖維的抗腐蝕阻力,在比較高的環(huán)境溫度下還會使基體的玻璃化轉變溫度降低,并降低其強度和剛度。因此,濕熱環(huán)境是復合材料結構必須考慮的總體環(huán)境,要考慮在最嚴酷的濕熱環(huán)境條件下引起的力學性能降低,以及長期的濕熱老化環(huán)境對力學性能包括壽命)的影響兩個問題。要求復合材料結構在設計使用壽命期內(nèi),在可能遇到的溫度、濕度和載荷環(huán)境的單獨或綜合作用下,仍具有足夠的結構完整性。對特殊的部位,還應驗證局部環(huán)境與總體環(huán)境的綜合影響。
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