第1章 复合材料与复合材料保养导论 1
1.1 复合材料定义 1
1.2 复合材料的历史 1
1.3 复合材料的优缺点 2
1.3.1 复合材料的优点 2
1.3.2 复合材料的缺点 2
1.3.3 热固性树脂基复合材料的优点 3
1.3.4 热固性树脂基复合材料的缺点 3
1.3.5 热塑性树脂基复合材料的优点 3
1.3.6 热塑性树脂基复合材料的缺点 3
1.4 复合材料在飞机、游艇、汽车和高速列车的应用 4
1.4.1 早期飞机结构 4
1.4.2 现代飞机结构和其他应用 4
1.5 复合材料结构的维护 8
1.5.1 复合材料构件损伤源 8
1.5.2 使用过程中损伤的避免和性能劣化的改善 9
参考文献 11
第2章 材料 12
2.1 纤维增强材料 12
2.1.1 高性能纤维和常用金属材料的比较 12
2.1.2 玻璃纤维 12
2.1.3 碳纤维 18
2.1.4 芳纶纤维 23
2.1.5 硼纤维 25
2.1.6 其他新型纤维 25
2.2 增强体形式 28
2.2.1 带 28
2.2.2 织物 28
2.3 纤维油剂和浸润剂 36
2.3.1 玻璃纤维浸润剂 36
2.3.2 碳纤维表面处理 38
2.3.3 芳纶纤维表面处理 38
2.3.4 新型纤维的上浆剂和表面处理 39
2.4 树脂基体 39
2.4.1 热塑性树脂 39
2.4.2 热固性树脂 40
2.4.3 树脂基体和胶黏剂性能要求 43
2.4.4 环氧和酚醛预浸料与胶膜——固化阶段 45
2.4.5 环氧湿铺贴树脂的混合和混合速率 47
2.4.6 聚酯树脂 49
2.5 胶黏剂 49
2.5.1 液体和糊状胶黏剂 49
2.5.2 发泡胶黏剂 51
2.5.3 胶膜 51
2.5.4 胶层厚度控制 54
2.5.5 使用环境对树脂体系的影响 55
2.6 芯材 58
2.6.1 木材 59
2.6.2 泡沫芯材 59
2.6.3 蜂窝芯材 60
2.6.4 槽式芯材 66
2.6.5 合成芯材 66
2.7 人工泡沫和封装化合物 67
2.7.1 封装化合物、树脂体系和胶黏剂的填料 68
2.7.2 另外一些填料 69
2.8 保护涂层 69
2.8.1 密封剂 69
2.8.2 底漆 72
2.8.3 面漆 73
2.8.4 导电涂层 74
2.8.5 抗冲刷涂层 75
2.8.6 其他保护涂层 75
参考文献 76
第3章 运输和贮存 79
3.1 运输及接受货物 79
3.2 温度要求 79
3.3 贮存具体要求 79
3.3.1 温度要求 79
3.3.2 清洁和损伤预防 81
3.3.3 吸湿损伤的防护 83
3.3.4 标识 83
3.3.5 发货单和质量证明 85
3.4 贮存期/适用期 86
3.5 配套分装 87
3.6 再确认 88
3.7 在机库或车间的材料维护 88
第4章 制造技术 90
4.1 纤维缠绕 90
4.2 织物和预浸带的铺贴方法 91
4.2.1 手工铺贴（湿铺贴和预浸料铺贴） 91
4.2.2 自动铺带技术 93
4.3 拉挤技术 93
4.4 树脂传递模塑成形 94
4.5 注射模压成形 95
4.6 丝束铺放 97
4.7 压机模压成形 97
4.8 真空胶结 97
4.9 热压罐胶结 97
4.10 烘箱固化 101
参考文献 101
第5章 原始设计准则 102
5.1 主结构，一级结构和二级结构 102
5.1.1 复合材料机身部件的损伤源 104
5.1.2 故障后果 105
5.2 复合材料结构类型 105
5.2.1 层合结构（层合板） 105
5.2.2 夹层结构 106
5.3 铺层方向 110
5.3.1 经向纤维排列 112
5.3.2 平衡与对称 113
5.3.3 嵌套和堆栈 114
5.4 芯材取向 115
5.5 操作环境 115
5.5.1 温度 115
5.5.2 湿度 115
5.5.3 污染物 116
5.5.4 侵蚀 116
5.5.5 热应力 117
5.5.6 湿热效应 117
5.5.7 阻燃性 117
5.6 电学要求 118
5.6.1 电偶腐蚀 118
5.6.2 电磁界面 121
5.6.3 静电放电 121
5.6.4 雷击防护 122
5.6.5 雷达波透过率 122
5.7 力学要求 123
5.7.1 拉伸和弯曲强度 123
5.7.2 刚度 124
5.7.3 疲劳 124
5.7.4 抗冲击性（损伤容限） 125
5.7.5 蠕变 126
5.8 连接/接头 126
5.8.1 胶结接头 127
5.8.2 机械紧固/铆接接头 130
5.9 其他设计要求 131
5.9.1 气动光滑性 131
5.9.2 重量和平衡 131
参考文献 131
第6章 安全与环境 134
6.1 引言 134
6.2 胶结车间的条件 136
6.3 可吸入的纤维和粉尘 138
6.3.1 玻璃纤维 138
6.3.2 碳纤维和石墨纤维 138
6.3.3 芳纶纤维 138
6.3.4 砂纸打磨灰尘 139
6.4 烟雾和蒸气 139
6.4.1 树脂烟雾 139
6.4.2 溶剂蒸气 140
6.4.3 密封剂蒸气 140
6.4.4 涂料 140
6.4.5 燃料 141
6.4.6 酸烟气和酸飞溅 141
6.4.7 曝露极限 141
6.5 皮肤接触 142
6.5.1 与皮肤接触的纤维 142
6.5.2 与皮肤接触的树脂 142
6.5.3 与皮肤接触的溶剂 143
6.5.4 挑选合适的手套 143
6.5.5 用于个人保护的润肤霜 144
6.6 材料安全性数据表 144
6.7 放热反应 145
6.8 废物处理 145
6.9 安全规程 146
6.9.1 紧急情况急救程序 146
6.9.2 一般的安全程序 146
6.9.3 个人安全措施 147
6.9.4 皮炎 147
6.10 当发生化学品溢出时需要采取的行动 149
6.11 爆炸危险 149
6.12 静电放电和防火 150
6.12.1 预防静电放电 150
6.12.2 防火 150
6.13 使用电气设备需要注意的安全问题 151
6.14 国际标准化环境管理组织标准 152
参考文献 152
第7章 损伤和修理评估 154
7.1 目视检测 154
7.2 敲击试验 156
7.3 超声检测 158
7.4 X射线检测 161
7.5 涡流检测 162
7.6 热成像 163
7.7 胶结试验仪 163
7.8 湿度仪 164
7.9 干涉测量法/剪切成像 165
7.10 损伤类型 167
7.11 机械损伤的根源 169
7.12 损伤绘图（Mapping） 170
7.13 损伤信号的评估 171
参考文献 175
第8章 源文件 177
8.1 修改系统 177
8.2 有效性 177
8.3 图样编号体系 178
8.4 内部文件 179
8.5 材料和工艺标准 180
8.6 原始设备生厂商文件 182
8.7 管理文件 183
8.8 美国空中运输协会ATA 100体系 183
8.9 飞机维护手册 184
8.10 零件维护手册 184
8.11 大修手册 184
8.12 图示零件目录 184
8.13 结构修理手册 185
8.14 发动机手册 186
第9章 结构修理手册修理方法选择 187
9.1 零件定义 187
9.2 损伤分类 187
9.2.1 损伤专用术语 187
9.2.2 关键区域 188
9.2.3 允许/可忽略损伤 188
9.2.4 可修复损伤 189
9.2.5 大修或替换 190
9.2.6 其他考虑 190
9.3 修理方法 191
9.3.1 快速修复带 191
9.3.2 树脂密封 191
9.3.3 灌封修理 192
9.3.4 双面螺接（金属板）和双面胶结（复合材料补片） 192
9.3.5 预固化/共固化贴补处理 192
9.3.6 室温湿铺贴 193
9.3.7 高温湿铺贴 193
9.3.8 预浸料修理 194
9.3.9 斜嵌搭接和阶梯搭接修理 194
9.3.10 复合材料修理金属 196
参考文献 196
第10章 修理技术 198
10.1 准备 198
10.1.1 漆膜去除 200
10.1.2 脱胶方法 200
10.1.3 损伤去除 203
10.1.4 除湿和去污 207
10.1.5 复合材料表面准备——修理打磨和确定铺层 207
10.1.6 水膜破坏测试 210
10.1.7 金属表面准备 211
10.2 典型修理 211
10.2.1 封边的修理 211
10.2.2 芯材和单侧蒙皮损伤的修理 213
10.2.3 芯材和上下蒙皮损伤的修理 213
10.2.4 混杂复合材料的修理 214
10.2.5 盲修 215
10.2.6 注胶修理 216
10.2.7 实心层合板的修理 217
10.2.8 灌注填充修理 218
10.2.9 金属—金属胶结 219
10.2.10 塑料焊接（用溶剂或热） 219
10.3 胶黏剂的使用 219
10.4 封装材料、分离膜、分离织物、剥离铺层、透气布、吸胶布、吸胶织物和应用工艺技术 219
10.4.1 术语 219
10.4.2 选择准则 221
10.4.3 表面封装与整体封装 223
10.4.4 打褶 224
10.4.5 封装顺序 224
10.4.6 真空要求和原理 225
10.4.7 盖板和坝的应用 232
10.4.8 垂直渗胶方法 233
10.4.9 挤出（边缘渗出）方法 233
10.4.10 零渗胶方法 234
10.4.11 铺层压紧和压实 234
10.4.12 去除封装的注意事项和典型问题 235
10.5 固化阶段和温度——加热工艺技术 235
10.5.1 固化阶段的定义 235
10.5.2 低温固化 236
10.5.3 高温固化 236
10.5.4 直接和间接加热的比较 236
10.5.5 温变率和保温时间 237
10.5.6 温度控制和监控 238
10.5.7 热电偶的放置 238
10.5.8 温度控制问题 239
10.5.9 热修补仪和加热毯的应用 239
10.5.10 冷源 241
10.5.11 热电偶 242
10.5.12 加热或冷却期间零件的变形 243
10.6 修理后的检测 243
10.7 表面恢复 246
参考文献 247
第11章 机械紧固系统 248
11.1 引言 248
11.2 紧固件类型 248
11.2.1 紧固件标准 249
11.2.2 紧固件兼容性 250
11.2.3 铆钉 250
11.3 螺钉、螺母和螺栓 252
11.3.1 特种紧固件（特种螺栓） 255
11.3.2 锁紧螺栓 255
11.3.3 六角传动螺栓 257
11.3.4 特种盲孔螺栓 259
11.4 垫环、螺栓嵌件和垫圈 261
11.5 螺孔的准备 263
11.5.1 钻孔 263
11.5.2 孔的尺寸和公差 266
11.5.3 边缘距离和紧固件孔距 266
11.5.4 孔的保护 266
11.6 紧固件的安装和去除 267
11.6.1 紧固件的安装 267
11.6.2 紧固件的去除 274
11.7 紧固件的替换 274
11.8 胶结紧固件 275
11.9 复合材料紧固件 276
参考文献 277
第12章 文件编制 279
12.1 工艺过程控制文件 279
12.1.1 固化图表/数据条 279
12.1.2 例行和非例行工作文件 279
12.1.3 无损和有损检测数据 292
12.1.4 试样测试结果 292
12.1.5 净化间温度和湿度 292
12.1.6 恢复使用/日志签字同意 292
12.2 校准记录 292
12.3 材料控制记录 294
12.4 零部件文件 296
12.5 培训记录 296
第13章 车间设备和手动工具 298
13.1 手动工具和技术 298
13.1.1 钻机 298
13.1.2 高速磨机 300
13.1.3 切割器具 301
13.1.4 手工镂铣机 301
13.1.5 轨路式砂纸磨机 302
13.1.6 石膏绷带切削器（摆锯） 302
13.1.7 涂漆设备 303
13.1.8 涂抹器 303
13.2 车间设备 303
13.2.1 带锯 303
13.2.2 空气压缩机 304
13.3 加热设备 305
13.4 测量仪器 306
13.5 健康和安全设备 308
参考文献 309
第14章 工装和模具制造 310
14.1 引言 310
14.2 盖板和坝的制作 311
14.3 石膏模制作 312
14.4 脱模剂/分离膜 313
14.5 简单室温工装 313
14.6 室温固化预浸料工装 314
14.6.1 铺层 314
14.6.2 压实工序（Debulk） 315
14.6.3 最后封装工序 316
14.6.4 热压罐固化 316
14.6.5 时间的限制 317
14.6.6 室温或低温初期固化后的分步后固化工序 317
14.6.7 支撑结构 318
14.6.8 新复合材料工装的最初涂覆分离底漆的处理 319
14.6.9 低温固化材料的发展 319
参考文献 319
第15章 金属胶结 321
15.1 引言 321
15.1.1 历史和要求 321
15.1.2 黏着原理 324
15.1.3 金属胶结的优点和弱点 328
15.2 表面准备方法 329
15.2.1 研磨清理 332
15.2.2 Pasa-Jell 332
15.2.3 氢氟酸蚀刻处理 332
15.2.4 喷砂/硅烷 334
15.2.5 阿洛丁（Alodine或者Alochrom 1200） 334
15.2.6 波音的Boegel EP Ⅱ溶胶-凝胶工艺 335
15.2.7 FPL蚀刻 336
15.2.8 铬酸阳极处理 336
15.2.9 磷酸阳极处理 336
15.2.10 Metadalic/Sifco Selective Plating（英国）Ltd 339
15.2.11 Ciba激光预处理（CLP） 340
15.2.12 其他表面准备 341
15.3 底胶 341
15.3.1 使用底胶的原因 341
15.3.2 底胶的类型 342
15.3.3 底胶的使用 342
15.3.4 固化/干燥 343
15.3.5 厚度的校验 344
15.4 底胶的搬运和管理 344
参考文献 345
第16章 复合材料零件设计准则 347
16.1 引言 347
16.2 收到的报告的分析 347
16.3 分析报告中未提到的其他所需的设计特征 365
参考文献 367
第17章 修理设计 369
17.1 通用的修理设计 369
17.1.1 修理设计导言 369
17.1.2 层合板的加载 369
17.1.3 修理理论和设计要求 371
17.2 层合板修理设计 376
17.2.1 层合板修理设计导言 376
17.2.2 层合板修理设计考虑因素 377
17.2.3 修理设计的层合板分析技术 387
17.2.4 面内剪切强度（？） 398
17.3 芯材修理设计 400
17.3.1 夹芯结构中芯材的功能和负载 400
17.3.2 芯材、密度和格孔尺寸 403
17.3.3 芯材修理设计的建议[11，14] 403
17.4 胶结接头修理设计 404
17.4.1 胶结接头导言 404
17.4.2 胶结接头的类型[14，18] 404
17.4.3 胶结接头的失效模式[21] 406
17.4.4 胶结接头中的胶黏剂行为 407
17.4.5 胶黏剂剥离应力和位移[24] 422
17.4.6 耐久性——疲劳、蠕变和环境影响 430
17.4.7 胶结接头修理的考虑因素 431
17.4.8 胶结接头的修理设计建议[11，14，21] 431
17.5 机械紧固接头 432
17.5.1 机械紧固接头导言 432
17.5.2 紧固层合板的失效模式[2，18] 433
17.5.3 紧固件失效模式[18] 435
17.5.4 开孔应力集中——复合材料和金属的比较[21] 436
17.5.5 机械紧固接头的加载 436
17.5.6 负载的紧固件孔洞 438
17.5.7 紧固件载荷分布和接头几何形状 440
17.5.8 针对紧固接头的铺层取向 443
17.5.9 护垫和混杂材料的应用 444
17.5.10 紧固复合材料接头的疲劳性能[21] 445
17.5.11 间隙和填隙层的影响[21] 445
17.5.12 紧固件的选择[21] 446
17.5.13 夹芯壁板的机械紧固修理 448
17.5.14 紧固接头的修理建议[11，14，21] 451
参考文献 451
作者介绍 455
后记 459