隨著碳纖維復合材料(carbonfiber-reinforcedplastics,簡稱CFRP)在各大工程領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用,利用無損檢測技術(shù)來提前發(fā)現(xiàn)其在生產(chǎn)制造和使用過程中產(chǎn)生的各種缺陷,對保證生產(chǎn)生活中的安全和促進CFRP的應(yīng)用發(fā)展,具有非常重要的作用。目前,針對CFRP的無損檢測方法主要有六種,但因各個方法的檢測方式和有效檢測內(nèi)容的不同,每種方法又各有其優(yōu)缺點和適用領(lǐng)域。其中,傳統(tǒng)的渦流無損檢測法(eddycurrenttesting,簡稱ECT)由于其技術(shù)相對成熟,且具有非接觸式檢測、無需任何輔助介質(zhì)、易實現(xiàn)快速自動化檢測和成本低廉等特點,正逐漸成為CFRP無損檢測技術(shù)研究的熱點。本文針對目前常用的管式渦流檢測線圈均需要定制加工,制造成本高,且各線圈參數(shù)差異大的缺點,探討了一種利用印刷電路板(printedcircuitboard,簡稱PCB)工藝制造的平面矩形螺線線圈來進行CFRP渦流無損檢測的新技術(shù)。本文的研究內(nèi)容主要包括四個方面:第一個方面,針對現(xiàn)有平面矩形螺線線圈阻抗計算復雜耗時的問題,在前人研究的基礎(chǔ)上,提出了一種新的渦流線圈阻抗描述法——頂點位形法。利用頂點位形法,實現(xiàn)了對任意復雜的平面正交線圈(包括平面矩形螺線線圈)阻抗的快速建模。第二個方面,借助頂點位形法的阻抗新模型,本文研究了平面矩形螺線線圈的ECT特性,設(shè)計制作了一款基于PCB單平面矩形螺線線圈的ECT探頭。同時,構(gòu)建了相應(yīng)的ECT平臺,并開展了對多種CFRP材料板的掃查檢測研究。結(jié)果表明,所設(shè)計的ECT探頭對CFRP上的割痕和沖擊兩種缺陷具有良好的檢測能力。第三個方面,在所提平面矩形螺線線圈阻抗模型的基礎(chǔ)上,又進一步推導了空間中任意位置的兩個平面矩形螺線線圈之間的互感模型。第四個方面,借助所提的新互感模型,設(shè)計了一款T-R(transmitter-receiver)模式的新型雙平面矩形螺線線圈探頭。利用該T-R探頭,又分別對多種CFRP試樣上的多類缺陷進行了掃查研究。結(jié)果表明,該T-R探頭不僅對CFRP上割痕、纖維彎曲、纖維缺失和異常分布等缺陷具有良好的檢測能力,且還具有良好的纖維走向檢測能力。本研究是利用PCB平面螺線線圈對CFRP進行ECT檢測的有效嘗試,不但豐富了 CFRP電磁無損檢測的相關(guān)研究,還可為進一步實現(xiàn)大規(guī)模PCB制造的ECT陣列掃查提供研究基礎(chǔ)和條件。
【學位單位】：廈門大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN41
【部分圖文】：

材料進行大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用。后來，隨著航空和料才逐漸被用于替換金屬材料來制造一些次的主要結(jié)構(gòu)元件制造材料使用。逡逑隨著科學技術(shù)的發(fā)展和進步，ＣＦＲＰ的制造工因其性能堪比金屬材料，具有高強度、高比模異特性，但又具有密度低、導熱、導電和熱膨應(yīng)用于眾多領(lǐng)域［２，３］。逡逑領(lǐng)域，ＣＦＲＰ被廣泛地用于替代金屬材料制造件，以起到減輕飛行器重量，從而提高飛行性新的國產(chǎn)民用大型客機Ｃ９１９機身材料中近１５四代戰(zhàn)機Ｆ２２的制造材料中復合材料的用量比音７８７飛機采用的ＣＦＲＰ比例則達到了空前的５

現(xiàn)有方法的思路是先將其拆解為多個單矩形子線圈，再通過坐標平移逡逑來計算各子線圈的自阻抗和兩兩線圈之間的互阻抗，最后通過各子線圈串聯(lián)來實逡逑現(xiàn)復雜線圈總阻抗的等效計算１７４，７５］。而當該方法應(yīng)用到形狀無約束的任意正交折逡逑線線圈時，因線圈結(jié)構(gòu)復雜，拆解難度較大，計算過程將異常復雜耗時。因此，逡逑為了建立平面矩形螺線線圈的渦流阻抗模型，本章首先從單矩形線圈入手，建立逡逑最簡單的正交折線線圈阻抗模型；然后，提出一種全新的線圈描述法來描述線圈逡逑外形，進而將單矩形線圈的阻抗模型進一步推廣應(yīng)用到平面螺線線圈。逡逑２．１單矩形線圈的阻抗模型逡逑２．１．１面積描述法逡逑Ｔ．Ｐ．邋Ｔｈｅｏｄｏｕｌｉｄｉｓ和Ｅ．Ｅ．邋Ｋｒｉｅｚｉｓ在矩形線圈的中心建立坐標系，提出了面積逡逑描述法［７６］。下面，我們對利用面積描述法實現(xiàn)線圈阻抗求解的原理進行簡單介紹。逡逑

描述法［７６］。下面，我們對利用面積描述法實現(xiàn)線圈阻抗求解的原理進行簡單介紹。逡逑真空＂邐Ｚｔ邐２ｙ．逡逑圖２Ｊ含矩形截面的單矩形線圈逡逑如圖２．１所示，將一矩形截面的單匝矩形線圈放置于一個無限大的各項同性逡逑的導體上方高處。導體的電導率和磁導率分別為0？和／／邋，以導體表面為ＪＣ－ｙ平逡逑面，以垂直導體表面并且穿過矩形線圈中心的直線方向為ｚ軸方向，建立直角坐逡逑標系。設(shè)矩形線圈導線中心骨架的長為寬為２ｘｒｆ，線圈導線線寬為ｗ、厚逡逑１１逡逑

【參考文獻】

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1 楊玉娥;閆天婷;任保勝;;復合材料中碳纖維方向和彎曲缺陷的微波檢測[J];航空材料學報;2015年06期

2 張菡英;劉明;;碳纖維復合材料的發(fā)展及應(yīng)用[J];工程塑料應(yīng)用;2015年11期

3 趙艷榮;胡平;梁繼才;張文杰;;碳纖維復合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用[J];合成樹脂及塑料;2015年05期

4 李健;郭薇;楊曉霞;黃玉秋;詹湘琳;靳世久;;超聲相控陣檢測CFRP缺陷識別方法[J];天津大學學報(自然科學與工程技術(shù)版);2015年08期

5 楊玉娥;張文習;;碳纖維復合材料的無損檢測綜述[J];濟南大學學報(自然科學版);2015年06期

6 黃頻波;丁鵬;李斌;吳悅梅;王新玲;;碳纖維復合材料拉伸損傷聲發(fā)射信號MC-ApEn分析[J];振動與沖擊;2014年14期

7 李釗;周曉軍;楊辰龍;王建龍;徐建勇;鄭慧峰;;變厚度碳纖維復合材料孔隙率超聲衰減模型[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2014年07期

8 張方超;楊建忠;喬卉;王勇;;碳纖維及其復合材料在汽車行業(yè)的應(yīng)用及展望[J];合成纖維;2013年06期

9 施軍;黃卓;;復合材料在海洋船舶中的應(yīng)用[J];玻璃鋼/復合材料;2012年S1期

10 霍雁;張存林;;碳纖維復合材料內(nèi)部缺陷深度的定量紅外檢測[J];物理學報;2012年14期

本文編號：2831414