復合材料廣泛應用于航空航天、船舶、汽車、地面運輸和體育器材市場。復合材料構件的損傷無法通過肉眼看見，因此通常會采用無損檢測（NDT）方法來確定結構構件的損傷程度。

 

此外，也可以通過簡單地貼上復合材料表面并傾聽聲音來確定損傷區域。損壞的區域會對敲擊產生遲鈍的響應，并且可以輕松地繪制出完好和受損復合材料之間的邊界并標識出要修復的區域。

 

復合材料損傷的認識和檢查應包括在復合材料結構的定期維護計劃中，尤其要注意容易損壞的區域。飛機結構的維修應根據相關維修手冊進行。對于其他應用，修復后的部件通常應滿足原始規范和機械性能要求。本文主要介紹了針對夾層結構和層壓板結構修復方法。

 

夾層結構（又稱為三明治結構）：通常薄而高強度的蒙皮由輕質蜂窩芯隔開并與之粘合，芯越厚、面板越硬，重量增加小。

 

夾層結構示意圖

 

層合板結構：層壓結構的組裝使得纖維取向，并提供了大多數所需的機械性能，而基體在很大程度上決定了環境性能。

 

層合板結構示意圖

 

 

2.1 損傷程度評估

 

復合材料的一些損傷是顯而易見的，并且容易評估，但是在某些情況下，盡管實際損壞要大得多，但其潛在損傷可能更大。纖維的沖擊損傷可以在增強復合材料表面上表現為一個小凹痕，但其下墊損傷可能更為廣泛。

 

修復還是報廢是通過考慮修復的程度來決定的，修復的程度是為了保持復合材料的原始結構性能。其他考慮因素包括維修成本、損壞的位置和可及性以及合適的維修材料的可用性。

 

 

容易維修通常很小，或者不影響部件的結構完整性。這些修理是按照層壓或夾層板的簡單指南進行的。當損壞范圍很廣并且需要替換部件的結構性能時，需要進行復雜的維修。

 

好的材料選擇是使用原始的纖維、織物和基質樹脂。任何替代方案都需要仔細考慮修復后的復合材料的使用環境，即熱、濕和機械性能。建議的修復方案應滿足結構的所有原始設計要求。

 

 

當使用中的組件需要復合修復時，一些維修需要車間的專業設備，并且需要某種形式的簡易維修才能將組件退回合適的維修車間。通常以補丁形式進行的臨時修復可以固定到組件上。采用“安全帶”方法來確保安全，直到以后可以維修組件為止。

 

應遵循經批準的層壓和夾層修補一般指南。這些維修操作應在受控的車間區域進行，以確保高質量的維修。良好的內務管理和對維修細節的關注將確保成功。

 

 

對于修復零件的全面檢查，可以使用一些無損檢測（NDT）。檢查員應檢查修復區域的質量，并特別注意原始零件和修復區域之間的接口。通常的檢查方法使用某種形式的超聲波檢測設備，其中超聲波的反射檢測并識別任何損壞區域或故障。

 

纖維增強復合材料的大多數損傷是由于低速沖擊，有時是高速沖擊造成的。在金屬中，能量是通過彈性和塑性變形而損耗的，并且仍然保持著大量的結構完整性。在纖維增強材料中，損傷通常比表面損傷更大。

 

對整體層壓板的沖擊后發生分層

 

夾層結構凹痕

 

夾層結構的穿孔損傷

 

層壓板開裂時損傷不會延伸到零件的整個長度。對機械性能的影響取決于相對于部件厚度的裂縫長度。

 

層壓板開裂

 

熱損傷：表面層分離的局部斷裂，它對機械性能的影響取決于零件的厚度。

 

熱損傷

 

螺栓孔損壞：可能是孔的伸長導致層壓板分裂，或部層壓板的損傷。

 

螺栓孔損傷

 

 

結構修復的主要目的是完全支撐所施加的荷載，并在修復區域內傳遞所施加的應力。為此，修補材料必須重疊，并充分粘合到原始層壓板的層上。主要包括三種基本方法：

 

 

在這種情況下，原始層壓板的厚度由填充層構成，并且修補材料粘合到層壓板的表面。該方法優點是快速簡單、需要少的準備。但是修復后的層壓板比原來的層壓板更厚、更重，而且需要非常仔細的表面處理以獲得良好的附著力。

 

3.2 錐度打磨或周圍修補（Taper sanded or scarf repair）

在這種情況下，用砂紙打磨孔周圍的區域，以暴露層壓板中每一層的一部分。有時會添加一層填料以產生更平坦的表面。錐度通常在30-60:1的范圍內。該方法優點是修補層只比原層稍厚一點，每個修補層與正在修補的層重疊，從而提供更明亮、更強的載荷路徑，而且在新暴露的表面上可以實現良好的粘合。但該方法耗時，對技能要求高，難以實現。

 

 

將層壓板磨光，使每層的平帶露出，形成階梯狀飾面。典型階梯為每層25-50毫米。其優點是與錐度打磨修復相同，缺點是極難做。

 

典型的層壓板修復方法

典型的夾層修復方法