纖維增強復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)因其優(yōu)異的力學(xué)承載性能和多功能特性在航空航天,船舶海洋等工程領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用,然而此類材料在制備和服役過程中易形成損傷和缺陷,從而影響其相關(guān)力學(xué)性能,增加結(jié)構(gòu)在服役中提前失效的風(fēng)險。針對工程需求量不斷上升的復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)來說,對其制造以及使用過程進行無損檢測和定期維護至關(guān)重要。相比于傳統(tǒng)無損檢測方法,激光超聲檢測法具有非接觸、分辨率高、檢測精度高、自動化程度高等優(yōu)異特點具有廣泛的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外對于該技術(shù)的研究,特別是激光超聲檢測技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)方面,尚處于起步階段。本文主要針對纖維增強復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的特點,基于彈性力學(xué)和熱力耦合相關(guān)理論,采用有限元數(shù)值方法,系統(tǒng)開展復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)激光超聲波傳播特性及缺陷識別方法研究。首先,介紹了激光激發(fā)超聲波的基本理論,簡述了該方向彈性力學(xué)、激光輻照等效熱源模型、熱力耦合等相關(guān)理論和數(shù)值計算方法�；诖�,采用完全熱力耦合方法,對激光激發(fā)碳纖維復(fù)合材料層合板的超聲波傳播過程進行了仿真模擬,分析了超聲波在復(fù)合材料單層板不同方向的傳播特性,討論了層合板厚度和鋪層方式對超聲波傳播特性的影響,并通過與前人文獻中的仿真... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 .研究的背景和意義
    1.2 .國內(nèi)外研究進展及現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 激光輻照下熱彈理論及計算力學(xué)方法
    2.1 激光超聲檢測技術(shù)簡介
        2.1.1 激光超聲的激發(fā)機制
        2.1.2 激光激發(fā)超聲波的類型
        2.1.3 激光超聲的試驗設(shè)備
    2.2 激光激發(fā)超聲波的基本理論
        2.2.1 彈性力學(xué)基本理論
        2.2.2 熱力耦合基本理論
    2.3 激光超聲熱力耦合的計算力學(xué)方程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 復(fù)合材料激光超聲傳播特性仿真模擬
    3.1 仿真參數(shù)設(shè)置
        3.1.1 脈沖熱激勵的設(shè)置
        3.1.2 增量步與網(wǎng)格尺寸的選取
        3.1.3 復(fù)合材料建模
        3.1.4 網(wǎng)格收斂性分析
    3.2 復(fù)合材料單層板超聲傳播特性
    3.3 復(fù)合材料層合板超聲傳播特性
        3.3.1 厚度對超聲波傳播的影響
        3.3.2 鋪層角度對超聲波傳播的影響
    3.4 仿真結(jié)果可靠性對比
    3.5 本章小結(jié)
第四章 復(fù)合材料層合板損傷檢測
    4.1 面內(nèi)損傷
        4.1.1 缺陷寬度對檢測結(jié)果的影響
        4.1.2 缺陷深度對檢測結(jié)果的影響
        4.1.3 損傷形狀的確定
        4.1.4 兩個面內(nèi)損傷時的損傷定位
    4.2 分層缺陷
        4.2.1 不同分層缺陷深度對損傷檢測的影響
        4.2.2 激勵點不在缺陷水平面區(qū)域內(nèi)的檢測結(jié)果
    4.3 面內(nèi)缺陷與分層缺陷共同存在
        4.3.1 激勵點在x-5處時的檢測結(jié)果
        4.3.2 激勵點在x0處時的檢測結(jié)果
        4.3.3 激勵點在x5處時的檢測結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第五章 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的損傷檢測
    5.1 碳纖維復(fù)合材料蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)
    5.2 碳纖維復(fù)合材料金字塔點陣夾芯結(jié)構(gòu)
    5.3 碳纖維復(fù)合材料編織波紋夾芯結(jié)構(gòu)
    5.4 激光超聲法與模態(tài)柔度法的對比與討論
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]復(fù)合材料分層缺陷的激光超聲檢測[J]. 李圣賢,朱永凱,王海濤,徐成志.  無損檢測. 2019(05)
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[5]先進超聲檢測技術(shù)的研究應(yīng)用進展[J]. 周正干,孫廣開.  機械工程學(xué)報. 2017(22)
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博士論文
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[2]激光聲表面波用于金屬表面缺陷無損檢測的研究[D]. 嚴剛.南京理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]2微米激光激勵碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)生超聲波的研究[D]. 李賀.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[2]基于激光超聲的鋼橋面板損傷成像研究[D]. 高寶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[3]激光超聲技術(shù)及其在金屬無損檢測方面的應(yīng)用[D]. 李剛.華中師范大學(xué) 2004



本文編號：3732747