【摘要】：實現(xiàn)復(fù)合材料分層損傷演化的準(zhǔn)確表征是一項巨大的挑戰(zhàn),本文針對復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)在服役過程中易出現(xiàn)分層的問題,采用聲發(fā)射動態(tài)監(jiān)測和聲發(fā)射信號統(tǒng)計分析方法即幅度譜、聲發(fā)射動態(tài)監(jiān)測和應(yīng)變電測耦合分析以及聲發(fā)射動態(tài)監(jiān)測和數(shù)字圖像相關(guān)的互補的無損檢測技術(shù)研究復(fù)合材料試件分層損傷演化失效行為。通過實驗獲得載荷曲線、聲發(fā)射幅度、相對能量等,再結(jié)合聲發(fā)射統(tǒng)計分析方法以及微區(qū)應(yīng)變測量方法,對實驗結(jié)果進行力學(xué)性能、層間界面破壞表征和聲發(fā)射特征信號響應(yīng)行為等分析研究,進而得到復(fù)合材料層合板的機械性能、聲發(fā)射響應(yīng)行為及其損傷破壞機制,得到的主要結(jié)論如下:(1)對于復(fù)合材料Ⅱ型分層損傷彎曲失效,實驗結(jié)果表明裂紋尖端部位的微損傷累積對分層試件演化失效過程具有很大的影響,并且分層損傷的物理機制源自分層微結(jié)構(gòu)損傷演化如基體開裂、脫粘和纖維斷裂等。此外,聲發(fā)射特征信號和幅度譜準(zhǔn)確地描述了含Ⅱ型分層復(fù)合材料從微損傷到宏觀斷裂的演化過程,表征了分層微觀結(jié)構(gòu)損傷的物理機制,本實驗結(jié)果為同時研究復(fù)合材料結(jié)構(gòu)微損傷機制和損傷動態(tài)響應(yīng)的評估提供了新思路。(2)對于復(fù)合材料圓形分層損傷壓縮失效,實驗結(jié)果表明在壓縮載荷作用下,兩類分層直徑(5mm和10mm)試件的破壞路徑基本一致、層間破壞機理相同。分層缺陷面積的大小對試件的承載能力有較大影響,分層缺陷面積越大,試件的承載能力降低,試件的破壞程度加劇。當(dāng)分層缺陷位于復(fù)合材料層合板表層時,較薄子層的屈曲對分層大小不敏感。聲發(fā)射信號可作為判定復(fù)合材料分層損傷狀態(tài)的有效依據(jù),復(fù)合材料分層的不穩(wěn)定擴展對應(yīng)著較多高幅值、高能量、持續(xù)時間長的聲發(fā)射信號。此外,載荷-縱向應(yīng)變曲線由線性變化到近似線性變化再到非線性變化的過程與聲發(fā)射信號分析結(jié)果較吻合。(3)對于復(fù)合材料多分層損傷壓縮屈曲失效,實驗結(jié)果表明多分層復(fù)合材料試件壓縮屈曲過程可以分為分層張開,局部屈曲和整體屈曲失效三個階段。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)多分層損傷的大小、位置及子層厚度將嚴(yán)重影響復(fù)合材料試件壓縮屈曲失效載荷的大小。聲發(fā)射信號幅度、持續(xù)時間和相對能量等特征參數(shù)可以表征多分層復(fù)合材料試件損傷的萌生、累積與擴展過程。此外,數(shù)字圖像相關(guān)是研究復(fù)合材料結(jié)構(gòu)微位移場和應(yīng)變場非常優(yōu)秀的方法,可以準(zhǔn)確表征典型分層區(qū)域的變形和應(yīng)變。聲發(fā)射和數(shù)字圖像相關(guān)互補的無損檢測技術(shù)可以準(zhǔn)確監(jiān)測和表征復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷源。
[Abstract]:It is a great challenge to accurately characterize the delamination damage evolution of composite materials. In this paper, delamination is easy to occur in the service of composite laminates. The dynamic monitoring of acoustic emission and the statistical analysis method of acoustic emission signal, namely amplitude spectrum, are adopted. Dynamic acoustic emission (AE) dynamic monitoring and strain-electric measurement coupled analysis, acoustic emission dynamic monitoring and digital image related complementary nondestructive testing (NDT) techniques are used to study the delamination damage evolution failure behavior of composite specimens. The load curve, the amplitude of acoustic emission, the relative energy and so on are obtained through experiments. The mechanical properties of the experimental results are obtained by combining the statistical analysis method of acoustic emission and the method of strain measurement in micro-region. The mechanical properties, acoustic emission response behavior and damage mechanism of composite laminates are obtained by analyzing the interlaminar interface failure characterization and acoustic emission characteristic signal response. The main conclusions are as follows: (1) for the flexural failure of type 鈪，

本文編號：2371924