碳纖維復(fù)合材料因其優(yōu)異的綜合性能在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在飛行器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造過程中,為滿足檢驗(yàn)、運(yùn)輸和維修等需求,大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)必須布置一定的工藝分離面,以便多個(gè)部件連接成一個(gè)整體。螺栓連接是最常見的飛行器復(fù)合材料結(jié)構(gòu)連接方式之一,但螺栓連接結(jié)構(gòu)的螺栓孔在受載時(shí)由于應(yīng)力集中效應(yīng),極易產(chǎn)生孔邊損傷,威脅結(jié)構(gòu)安全。針對復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)通常具有厚度大、孔邊損傷形式復(fù)雜多樣、傳統(tǒng)檢測/監(jiān)測手段難以對損傷進(jìn)行定量等特點(diǎn),本文創(chuàng)新地設(shè)計(jì)了基于柔性電路板技術(shù)三種柔性渦流傳感薄膜,通過將其粘貼在連接結(jié)構(gòu)螺桿上,從而實(shí)現(xiàn)對復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)不同形式孔邊損傷的定量化監(jiān)測。本文由易到難,從金屬連接結(jié)構(gòu)到碳纖維復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu),對所提出渦流傳感薄膜的進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證研究了柔性渦流傳感薄膜在監(jiān)測連接碳纖維復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)孔邊損傷問題上的可行性和有效性。主要研究工作包括:1.為監(jiān)測復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)孔邊擠壓破壞沿徑向的擴(kuò)展,設(shè)計(jì)了一種雙矩形線圈空間結(jié)構(gòu)的渦流傳感薄膜,激勵(lì)和接收線圈均為覆蓋連接結(jié)構(gòu)整個(gè)厚度的矩形線圈。有限元分析結(jié)果表明:在金屬連接結(jié)構(gòu)中,隨著孔邊徑向裂... 

【文章來源】：廈門大學(xué)福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１因飛行器結(jié)構(gòu)失效引起的典型飛行事故??

基于柔性渦流傳感器的碳纖維復(fù)合材料螺栓連接結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測??Ｄ?＝?ｅＥ?（２．５）??Ｂ?＝?ｊｉＨ?（２．６）??Ｊ?＝?ｏＥ?（２．７）??ｓ、［Ｉ、ａ分別是介質(zhì)的介電常數(shù)（Ｆ／ｍ）、磁導(dǎo)率（Ｈ／ｍ）、電導(dǎo)率（Ｓ／ｍ）。??對于媒介屬于非線性或者各向異性材料，則本構(gòu)方程則更為復(fù)雜。例如，碳??復(fù)合材料呈電各向異性。下面將探索碳纖維復(fù)合材料的本構(gòu)方程。??碳纖維復(fù)合材料在生產(chǎn)過程中，碳纖維可以通過人工鋪放或自動鋪放兩種形??行鋪放，鋪層結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵［５４］。目前最常見的工藝方法是??浸過樹脂的單向碳纖維束按設(shè)計(jì)角度進(jìn)行手工鋪放，如圖２．１就是一個(gè)多向鋪??的碳纖維復(fù)合材料板。??

碳纖維復(fù)合材料在生產(chǎn)過程中，碳纖維可以通過人工鋪放或自動鋪放兩種形??式進(jìn)行鋪放，鋪層結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵［５４］。目前最常見的工藝方法是??將浸過樹脂的單向碳纖維束按設(shè)計(jì)角度進(jìn)行手工鋪放，如圖２．１就是一個(gè)多向鋪??層的碳纖維復(fù)合材料板。??３隱??ｆ?ｉＷＭＷ??圖２．１碳纖維復(fù)合材料的鋪層方式??碳纖維復(fù)合材料具有導(dǎo)電性是因?yàn)樘祭w維束具有導(dǎo)電性。因此，由碳纖維束??復(fù)合而成的碳纖維復(fù)合材料的各向?qū)щ娦圆⒉幌嗤Ｒ话愣�，碳纖維復(fù)合材料??中碳纖維體積分?jǐn)?shù)在６０％－７０％之間，沿著纖維的方向縱向電導(dǎo)率約在??５ｘｌ０３－５ｘｌ０４Ｓ／ｍ之間，在同層纖維間，垂直于纖維方向的橫向電導(dǎo)率約在??５０Ｓ／ｍ－１００Ｓ／ｍ之間［５５１，而鋪層之間的層間電導(dǎo)率最小，其大小與鋪層時(shí)的壓緊??程度相關(guān)，通常認(rèn)為是橫向電導(dǎo)率的５０％左右。??因此，建立如圖２．２所示的坐標(biāo)系，其中局部坐標(biāo)系的Ｘ’軸為纖維的方向，Ｔ與??Ｘ軸夾角為０


本文編號：3354631