本文關鍵詞：電磁渦流技術應用于CFRP內部缺陷檢測的方法研究

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【摘要】：碳纖維復合材料因其優(yōu)越的性能逐漸地在工業(yè)生產、公共基礎設施建設、航天航空以及體育器械等產業(yè)得到廣泛的應用。但由于其生產過程中工藝復雜,編織成型過程中容易產生缺陷,導致應用碳纖維復合材料的成本過高,很難廣泛普及。而且很多使用碳纖維復合材料的設備一般都應用在環(huán)境惡劣的地方,一旦碳纖維復合材料出現缺陷往往會造成嚴重的后果。因此對碳纖維復合材料進行缺陷無損檢測顯得尤為重要。對于碳纖維復合材料缺陷的檢測方法目前有很多,例如紅外檢測、x射線檢測、超聲檢測等,這些技術都達到了一定的檢測效果。使用電磁渦流無損檢測技術檢測碳纖維復合材料的研究相對較少。本文基于電磁場理論和有限元分析仿真對碳纖維復合材料的電磁渦流檢測展開研究。首先通過COMSOL Multiphysics對碳纖維復合材料與激勵線圈的整個系統的三維模型進行搭建,分析系統中對碳纖維復合材料的缺陷敏感的參數。依據參數變化的規(guī)律進行缺陷檢測的仿真,通過z軸磁通密度極值的相軌跡法分析仿真數據,提取碳纖維復合材料表面缺陷以及內部缺陷的表證信息。利用AMR磁性傳感器以及三軸移動平臺,搭建實驗平臺,驗證仿真實驗所得到的結果,確定碳纖維復合材料內部缺陷的檢測方法。對碳纖維復合材料電磁渦流檢測的有限元分析仿真可以指導碳纖維復合材料電磁渦流檢測的研究。仿真實驗得到的存在不同缺陷碳纖維復合材料的磁通密度分布圖,展示了系統中相關參數的影響因素,并據此得到穩(wěn)定有效的檢測系統參數。在此基礎上通過Z軸磁通密度極值的相軌跡法分析仿真實驗結果,得到了碳纖維復合材料三種缺陷的表征信息,驗證了此仿真實驗有效且具有參考價值。本文所搭建的實驗平臺中應用了一種自主研發(fā)的激勵線圈探頭,經過實驗證明該激勵線圈具有更高的敏感度,能夠提供更豐富的檢測信息。經過大量的實驗,將實驗結果通過Z軸磁通密度極值的相軌跡法分析后得到的結果與仿真實驗結果吻合,驗證了電磁渦流檢測技術可以很好的檢測到碳纖維復合材料結構中的表面缺陷和內部缺陷。
【關鍵詞】：碳纖維復合材料 電磁渦流無損檢測技術 有限元分析
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 學位論文的主要創(chuàng)新點3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 研究背景與意義8
• 1.2 電磁渦流無損檢測技術概述8-13
• 1.2.1 電磁渦流無損檢測技術的應用9-12
• 1.2.2 脈沖電磁渦流技術12-13
• 1.2.3 電磁渦流的特殊探針發(fā)展13
• 1.3 碳纖維復合材料概述13-16
• 1.3.1 復合材料簡述13-14
• 1.3.2 碳纖維復合材料的應用14-16
• 1.4 碳纖維復合材料的各向異性概述16-18
• 1.5 本文研究內容18-20
• 第二章 電磁渦流無損檢測技術應用于碳纖維復合材料的理論依據20-48
• 2.1 電磁渦流無損檢測技術理論依據20-23
• 2.1.1 麥克斯韋方程組20-21
• 2.1.2 電磁渦流技術的工作原理21-23
• 2.2 基于COMSOL Multiphysics(?)的電磁場有限元分析23-48
• 2.2.1 電磁場有限元分析概述23-24
• 2.2.2 基于COMSOL Multiphysics的有限元仿真概述24-39
• 2.2.3 基于Z軸磁通密度極值的相軌跡法仿真實驗分析39-48
• 第三章 硬件系統設計與調試48-64
• 3.1 AMR磁場信號檢測系統48-56
• 3.1.1 磁場檢測系統設計概述48-50
• 3.1.2 霍尼韋爾HMC1043工作方式50-52
• 3.1.3 基于AD620的差分放大電路設計52-54
• 3.1.4 激勵信號發(fā)生裝置與模擬電壓數據采集裝置54
• 3.1.5 空間定位三軸控制平臺54-56
• 3.2 實驗系統調試56-64
• 3.2.1 電磁渦流傳感器線圈的設計56-60
• 3.2.2 線圈探頭空間磁場傳感器AMR校正60-64
• 第四章 電磁渦流磁場相位信息采集與缺陷表征提取64-70
• 4.1 電磁渦流磁場相位信息采集實驗方法64-67
• 4.1.1 電磁渦流磁場相位信息采集實驗概述64-66
• 4.1.2 實驗結果66-67
• 4.2 內部缺陷表征提取67-70
• 第五章 總結與展望70-72
• 5.1 總結70
• 5.2 展望70-72
• 參考文獻72-76
• 發(fā)表論文和參加科研情況76-78
• 致謝78

【參考文獻】

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本文編號：886149