【摘要】：復(fù)合材料作為一種新興的材料,具有比強(qiáng)度高、制造工藝簡單、耐腐蝕等特點(diǎn),在航天航空、建筑工程和醫(yī)療事業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而,復(fù)合材料制品制造工藝的復(fù)雜化以及使用過程中各種環(huán)境的影響,使其產(chǎn)生一定的缺陷和損傷,復(fù)合材料的安全使用受到威脅,因而致力于復(fù)合材料無損檢測(cè)的研究具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。復(fù)合材料損傷形式多樣化,并在損傷過程中會(huì)產(chǎn)生明顯的聲發(fā)射特征。聲發(fā)射(acoustic emission,AE)檢測(cè)技術(shù)是一種動(dòng)態(tài)的無損檢測(cè),能夠及時(shí)、有效地對(duì)這些損傷過程進(jìn)行分析。本課題主要對(duì)以玻璃纖維為對(duì)象的復(fù)合材料進(jìn)行聲發(fā)射信號(hào)檢測(cè)和時(shí)間反轉(zhuǎn)法的源定位工作。主要工作和研究重點(diǎn)如下:(1)本課題根據(jù)國標(biāo)GB/T1449-2005,分別以2 mm/min和10 mm/min兩種加載速度對(duì)玻璃纖維試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。對(duì)試驗(yàn)中采集到的AE信號(hào)進(jìn)行參數(shù)分析,并研究其損傷機(jī)理。玻璃纖維復(fù)合材料的損傷形式主要包括基體開裂、界面損傷和纖維斷裂等三大類模式。AE信號(hào)參數(shù)在這些階段表現(xiàn)為由基體開裂時(shí)期的低幅值(40-65 d B)、低持續(xù)時(shí)間(小于1000μs)、低能量(小于5000)的低強(qiáng)度AE信號(hào)轉(zhuǎn)向纖維斷裂時(shí)期的高幅值(大于99 d B)、高持續(xù)時(shí)間(大于3000μs)、高能量(大于10000)的高強(qiáng)度AE信號(hào)。(2)在參數(shù)分析法的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步采用小波包-能量法對(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行波形分析。通過波形分析得到AE信號(hào)頻率成分主要分布為:基體開裂階段(0-187.5 k Hz),界面損傷階段(187.5-375 k Hz),纖維斷裂階段(562.5-750 k Hz),并成功識(shí)別出玻璃纖維復(fù)合材料彎曲變形過程中不同的損傷模式和損傷階段。(3)針對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料介質(zhì)不均勻、各向異性等特點(diǎn),引入時(shí)間反轉(zhuǎn)法(time reversal,TR)和互易性時(shí)間反轉(zhuǎn)法(inverse filtering,IF)結(jié)合聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù),以單通道AE傳感器的形式,利用散射場(chǎng)條件和聲場(chǎng)的互易性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)較大范圍內(nèi)的玻璃纖維板材(100 cm×100 cm×3 mm)進(jìn)行聲發(fā)射源定位工作。相對(duì)常規(guī)多傳感器聲發(fā)射源定位,時(shí)間反轉(zhuǎn)方法定位精度可提高34.8%,互易性時(shí)間反轉(zhuǎn)定位法在TR的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步提高AE源信號(hào)的聚集效果,其第二匹配系數(shù)提高了36.4%。
【圖文】：

常見的復(fù)合材料聲發(fā)射源

材料板材中的傳播表現(xiàn)為在材料的邊界會(huì)進(jìn)行多次反射、折射和散射現(xiàn)象，然后沿著波面的方向進(jìn)行傳播，形成平板導(dǎo)波[69]。平板導(dǎo)波理論揭示的原理是：當(dāng)板厚度小于聲波波長，并存在顯著的差異時(shí)，波傳遞會(huì)發(fā)生頻散效應(yīng)，并在邊界發(fā)生波的模式轉(zhuǎn)換，，從而在傳播過程中對(duì)聲發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生一定的影響，使其聲波的傳導(dǎo)變的復(fù)雜化，如圖 2.3 所示。
【學(xué)位授予單位】：中國計(jì)量學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：2534711