HB8678－2023 飞机复合材料层压板结构设计许用值 确定方法 Determinationmethodofdesignallowablesforaircraftcompositelaminates 2023－12－29发布 2024－07－01实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 ICS49.020 CCSV04HB8678－2023 I目次 前言……………………………………………………………………………………………………………II 1范围…………………………………………………………………………………………………………3 2规范性引用文件……………………………………………………………………………………………3 3术语和定义…………………………………………………………………………………………………3 4符合和缩略语………………………………………………………………………………………………5 4.1符号……………………………………………………………………………………………………5 4.2缩略语…………………………………………………………………………………………………5 5要求…………………………………………………………………………………………………………5 5.1材料……………………………………………………………………………………………………5 5.2试验项目………………………………………………………………………………………………5 5.3试验环境………………………………………………………………………………………………6 5.4试验件取样……………………………………………………………………………………………6 5.5铺层设计………………………………………………………………………………………………7 5.6加强片…………………………………………………………………………………………………8 5.7试验矩阵………………………………………………………………………………………………8 5.8试验标准………………………………………………………………………………………………11 5.9制造工艺………………………………………………………………………………………………11 5.10试验件编号…………………………………………………………………………………………11 5.11试验件截取…………………………………………………………………………………………11 5.12环境处理……………………………………………………………………………………………11 5.13数据统计……………………………………………………………………………………………12 5.14数据正则化…………………………………………………………………………………………14 5.15设计许用值计算流程………………………………………………………………………………15HB8678－2023 II前言 本文件按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规 则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由中国航空综合技术研究所归口。 本文件起草单位：中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院、中国航空综合技术研究所、上 海航空工业(集团)有限公司。 本文件主要起草人：刘衰财、王杰、张利猛、刘湘云、刘旭波、郭卫、张冠彪、王春寿、 任翰韬、黄莎莎。HB8678－2023 1飞机复合材料层压板结构设计许用值确定方法 1范围 本文件规定了飞机复合材料层压板设计许用值的设计思路和确定方法。 本文件适用于民用飞机复合材料层压板设计许用值的确定，其他类型飞机可参考使用。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文 件。 CCAR－25－R4运输类飞机适航标准 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 复合材料composite 复合材料是由成分或形式在宏观尺度都不相同的材料构成的复合物。各组分在复合材料中保持原有 的特性，即各组分尽管变形一致，但它们彼此完全不溶解或者相互不熔合。通常，各组分能够从物理上 区别，并且相互间存在界面。 3.2 层压板laminate 对纤维增强复合材料，经过压实的一组单层(铺层)，这些单层关于某一参考轴取同一方向角或多个 方向角。 3.3 母体population 指要对其进行推论的一组测量值，或者，指在规定的试验条件下有可能得到的测量值全体。例如， “在相对湿度95%和室温条件下，碳/环氧树脂体系A所有可能的极限拉伸强度测量值”。为了对母体 进行推论，通常有必要对其分布形式作假设，所假设的分布形式也可称为母体。 3.4 单向带tape 以平行排列的连续纤维或以连续纤维为经向而在纬向加少量且更细的纤维的织物浸胶后称为单向 带，亦称预浸带。 3.5 织物fabric 以纱线、长丝等为材料，运用各种织造及其他方法制成的平状物。如机织物、针织物、编织物、无 纺织物等。HB8678－2023 23.6 许用值allowable 在概率基础上(如分别具有99%概率和95%置信度的A基准值，与90%概率和95%置信度的B基 准值)，由层压板或单层级的试验数据确定的材料值。导出这些值要求的数据量由所需的统计意义(或基 准)决定。 3.7 材料许用值materialallowable 在一定的载荷类型与环境条件下，主要由试样试验数据，按规定要求统计分析后确定的具有一定置 信度和可靠度的材料性能表征值。 3.8 设计许用值designallowable 在一定的载荷类型与环境条件下，考虑结构设计有关的形式(如开孔、冲击、连接等因素)，对试样 试验数据，按规定要求统计分析后确定的具有一定置信度和可靠度的材料性能表征值。 3.9 B基准值B－basis 建立在统计基础上的材料性能。指定测量值母体的第十百分位数上的95%下置信限，也是对指定 母体中90%较高值的95%下容许限。 3.10 平均值averagevalue 有效试样试验结果的算术平均值，试样样本大小视具体性能要求而定。 3.11 试样coupon 用以评定基本单层级或层压板级性能，或通用结构特征(如胶接接头或机械紧固件连接接头)性能的 小试验件(如通常是平层压板)。 3.12 伴随件accompanyingspecimens 进行环境处理的试件同块板上切割下来并与试件采用相同时间进行浸润处理的试件。伴随件要始终 伴随试件或相关的试件组经历全部接下来的浸润处理历程。 4符号和缩略语 4.1符号 下列符号适用于本文件： T——层压板厚度； T2——层压板基准厚度，范围为2mm－6mm； T1——根据设计需要推荐增加的试件厚度； T3——根据设计需要推荐增加的试件厚度； B——求取B基准值所需试样数，B＝k×m×n，其中k代表需要的批数，减量取样k＝3，充分取 样k＝5；m代表每批的试板数，试板应出自不同的炉次，m＝2；n代表每个试板的试样数，n＝3； M——求取平均值所需试样数,M＝m×n，其中m代表每批的试板数，试板应出自不同的炉次， m＝2；n代表每个试板的试样数，n＝3; D——孔径； D2——基准孔径值；HB8678－2023 3D1——根据设计需要推荐增加的孔径值； D3——根据设计需要推荐增加的孔径值； W——试件的名义宽度； H——紧固件端部的形式； H2——基准紧固件端部的形； H1——根据设计需要推荐增加的紧固件端部的形式； H3——根据设计需要推荐增加的紧固件端部的形式。 4.2缩略语 下列缩略语适用于本文件。 CTD：低温干态(ColdTemperatureDry) ETD：高温干态(ElevatedTemperatureDry) ETW：高温湿态(ElevatedTemperatureWet) RTA：室温环境(RoomTemperatureAmbient) RTW：室温湿态(RoomTemperatureWet) MOL：材料工作极限(MaterialOperationalLimit) MNR：最大赋范残差(MaximumNormedResidual) OSL：观察显著性水平(ObservedSignificanceLevel) 5要求 5.1材料 所有进行许用值试验件制造的材料都应符合经批准的相关材料规范要求，且入厂复验合格。 5.2试验项目 飞机复合材料层压板设计许用值试验项目设计与结构形式、受载情况和分析要求相关，通常层压板 设计许用值试验项目如表1所示。如有特殊要求，可视具体情况增减试验项目。 表1层压板许用值试验项目 序号 试验项目 测试的性能 1 拉伸试验 拉伸性能 2 压缩试验 压缩性能 3 面内剪切试验 面内剪切强度 4 开孔拉伸试验 开孔拉伸强度 5 开孔压缩试验 开孔压缩强度 6 充填孔拉伸试验 充填孔拉伸强度 7 充填孔压缩试验 充填孔压缩强度 8 冲击后压缩试验 损伤阻抗和冲击后压缩强度 9 挤压试验 单钉、多钉挤压强度 10 拉脱试验 紧固件拉脱阻抗HB8678－2023 45.3试验环境 5.3.1根据CCAR－25－R4规定，设计分析需要考虑飞机飞行包线内的严酷环境，例如，温度和湿度。 因此，许用值应包括不同温度和吸湿状态组合条件下得到的数据。其中温度包括低温、室温和高温，吸 湿状态包括干态和湿态。 a)温度——一般对航空结构低温取－55℃，室温取23℃，高温应根据试验