【摘要】：碳纖維增強復合材料(CFRP)以其質輕高強的力學性能已在工業(yè)領域被廣泛應用。當CFRP與金屬膠接時,膠接界面在各種因素作用下易發(fā)生脫粘而演變成分層損傷,是膠接結構的薄弱環(huán)節(jié),特別是在CFRP加固的鋼結構中,界面的分層將極大地降低整體結構的承載能力,因此對該類型損傷進行檢測非常有必要性。針對Lamb檢測技術,目前Lamb波在界面分層處傳播的線性特征規(guī)律尚不清晰,分層所引起的波非線性特征及其影響因素分析還不詳細,利用lamb波對分層損傷進行精確定位還有待進一步研究�；诖�,本文以CFRP-鋼膠接板中的分層損傷為檢測對象,以lamb波為檢測手段,主要完成了以下工作:(1)根據三維彈性理論建立了正交各向異性和各向同性板的Lamb波相速度求解模型,結合傳遞矩陣建立了CFRP-鋼膠接板的頻散方程,為頻散曲線的繪制提供理論依據;借助模態(tài)有限元分析法繪制了Lamb波在CFRP-鋼膠接板中的頻散曲線,為后續(xù)的信號分析提供參考。(2)仿真研究了分層缺陷的存在對lamb波傳播的影響,通過位移云圖對比發(fā)現了lamb波在分層處的分離過程,分層區(qū)域上部分能量聚集明顯形成駐波;以仿真和試驗相結合的方式研究了損傷回波的形成及其與分層長度的關系,結果顯示A0波對分層損傷更加敏感,損傷回波主要在分層退出端發(fā)生反射且反射系數隨著分層長度的增加而先增大后下降并呈振動的趨勢。(3)仿真分析了損傷信號中高次諧波和次諧波的產生原因,通過數字濾波和HHT時頻變換發(fā)現了透射二次諧波(2f_0)與直達波到達時間的差異性并分析了原因;提取了分層上下面節(jié)點的位移曲線從結構剛度和節(jié)點運動相位這兩方面對碰撞過程進行詳細分析;針對信號激勵幅值、分層長度和所處深度這三個關鍵因素研究了它們對lamb波非線性特征的影響并作出相應解釋。(4)介紹了小波包變換相關理論,引入基于小波包能量譜的損傷判定指標;結合基于損傷存在概率的成像算法(RAPID)提出了一種對CFRP-鋼膠接板的分層損傷進行檢測定位的方法;對比了仿真和試驗結果并對試驗精度較低的原因進行了分析,給出了優(yōu)化試驗效果的相關建議。
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG496
【圖文】：

波脈沖檢測脈沖檢測按照波的接收形式可具體分為反射法和透射法利用一個探頭兼作發(fā)射和接收器，從探傷儀上讀取接收射波在時間軸的位置及幅值大小來判斷損傷是否存在、損傷的面積大小。在此基礎上，超聲波在探傷中逐步發(fā)展，B 掃描和 C 掃描，A 掃描可以顯示某個檢測定點下缺B 掃描可以顯示某個豎直截面內的缺陷信息；C 掃描可以陷信息，如圖 1-1 所示。

3圖 1-2 分層損傷的超聲 A 掃描[13]（a）檢測原理 （b）時域信號SunG和ZhouZ[14]利用激光脈沖超聲對CFRP層合板內部分層進行C掃描，結果發(fā)現只要選擇適當的激勵頻率和位置，通過脈沖反射和透射法均可以有效地檢測出分層的位置。同時作者探討了材料的各向異性對檢測的影響，結果發(fā)現碳纖維復合材料的各向異性特性引起了波場的非對稱分布和光束的聚集、失真

析了分層位置和激勵頻率對 A0 波在分層邊界的成的透射 S0 成分比較少，其隨著分層位置加深，透射 A0 波成分不隨著激勵頻率的變化而改變升反射 A0 波成分，從而更好地通過反射 A0 波針對復合材料梁中的分層損傷，采用 Lamb 波的 發(fā)現相對于 S0 波，A0 波對內部的分層損傷更加居中位置時；S0 和 A0 模態(tài)波在分層缺陷的兩反射很微弱，右端反射占主導地位，當分層長度端的反射波會融合為一個波包。分層長度與波長系數均會發(fā)生變化，在某個比值時，反射系數達

【參考文獻】

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本文編號：2762294