【摘要】：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)以其質(zhì)輕高強(qiáng)的力學(xué)性能已在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。當(dāng)CFRP與金屬膠接時(shí),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(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),特別是在CFRP加固的鋼結(jié)構(gòu)中,界面的分層將極大地降低整體結(jié)構(gòu)的承載能力,因此對(duì)該類型損傷進(jìn)行檢測(cè)非常有必要性。針對(duì)Lamb檢測(cè)技術(shù),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(xì),利用lamb波對(duì)分層損傷進(jìn)行精確定位還有待進(jìn)一步研究。基于此,本文以CFRP-鋼膠接板中的分層損傷為檢測(cè)對(duì)象,以lamb波為檢測(cè)手段,主要完成了以下工作:(1)根據(jù)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(jié)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(jù);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(hào)分析提供參考。(2)仿真研究了分層缺陷的存在對(duì)lamb波傳播的影響,通過(guò)位移云圖對(duì)比發(fā)現(xiàn)了lamb波在分層處的分離過(guò)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(yàn)相結(jié)合的方式研究了損傷回波的形成及其與分層長(zhǎng)度的關(guān)系,結(jié)果顯示A0波對(duì)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(shù)隨著分層長(zhǎng)度的增加而先增大后下降并呈振動(dòng)的趨勢(shì)。(3)仿真分析了損傷信號(hào)中高次諧波和次諧波的產(chǎn)生原因,通過(guò)數(shù)字濾波和HHT時(shí)頻變換發(fā)現(xiàn)了透射二次諧波(2f_0)與直達(dá)波到達(dá)時(shí)間的差異性并分析了原因;提取了分層上下面節(jié)點(diǎn)的位移曲線從結(jié)構(gòu)剛度和節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)相位這兩方面對(duì)碰撞過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)分析;針對(duì)信號(hào)激勵(lì)幅值、分層長(zhǎng)度和所處深度這三個(gè)關(guān)鍵因素研究了它們對(duì)lamb波非線性特征的影響并作出相應(yīng)解釋。(4)介紹了小波包變換相關(guān)理論,引入基于小波包能量譜的損傷判定指標(biāo);結(jié)合基于損傷存在概率的成像算法(RAPID)提出了一種對(duì)CFRP-鋼膠接板的分層損傷進(jìn)行檢測(cè)定位的方法;對(duì)比了仿真和試驗(yàn)結(jié)果并對(duì)試驗(yàn)精度較低的原因進(jìn)行了分析,給出了優(yōu)化試驗(yàn)效果的相關(guān)建議。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG496
【圖文】：

波脈沖檢測(cè)脈沖檢測(cè)按照波的接收形式可具體分為反射法和透射法利用一個(gè)探頭兼作發(fā)射和接收器，從探傷儀上讀取接收射波在時(shí)間軸的位置及幅值大小來(lái)判斷損傷是否存在、損傷的面積大小。在此基礎(chǔ)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(gè)檢測(cè)定點(diǎn)下缺B 掃描可以顯示某個(gè)豎直截面內(nèi)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(cè)原理 （b）時(shí)域信號(hào)SunG和ZhouZ[14]利用激光脈沖超聲對(duì)CFRP層合板內(nèi)部分層進(jìn)行C掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只要選擇適當(dāng)?shù)募?lì)頻率和位置，通過(guò)脈沖反射和透射法均可以有效地檢測(cè)出分層的位置。同時(shí)作者探討了材料的各向異性對(duì)檢測(cè)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料的各向異性特性引起了波場(chǎng)的非對(duì)稱分布和光束的聚集、失真

析了分層位置和激勵(lì)頻率對(duì) 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(lì)頻率的變化而改變升反射 A0 波成分，從而更好地通過(guò)反射 A0 波針對(duì)復(fù)合材料梁中的分層損傷，采用 Lamb 波的 發(fā)現(xiàn)相對(duì)于 S0 波，A0 波對(duì)內(nèi)部的分層損傷更加居中位置時(shí)；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(dǎo)地位，當(dāng)分層長(zhǎng)度端的反射波會(huì)融合為一個(gè)波包。分層長(zhǎng)度與波長(zhǎng)系數(shù)均會(huì)發(fā)生變化，在某個(gè)比值時(shí)，反射系數(shù)達(dá)

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 劉彬;邱雷;袁慎芳;邵會(huì)學(xué);張華;;復(fù)合材料T型接頭損傷監(jiān)測(cè)的概率成像方法[J];振動(dòng).測(cè)試與診斷;2015年03期

2 劉增華;樊軍偉;何存富;吳斌;;基于概率損傷算法的復(fù)合材料板空氣耦合Lamb波掃描成像[J];復(fù)合材料學(xué)報(bào);2015年01期

3 汪星明;郭耀紅;朱慶友;柳澤;;復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)研究進(jìn)展[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2012年S1期

4 嚴(yán)宏;周麗;;基于損傷存在概率成像方法的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別[J];振動(dòng)與沖擊;2012年13期

5 龍江啟;蘭鳳崇;陳吉清;;車身輕量化與鋼鋁一體化結(jié)構(gòu)新技術(shù)的研究進(jìn)展[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2008年06期

6 曾憲偉;趙衛(wèi)明;盛菊琴;;小波包分解樹結(jié)點(diǎn)與信號(hào)子空間頻帶的對(duì)應(yīng)關(guān)系及其應(yīng)用[J];地震學(xué)報(bào);2008年01期

7 孫友松;劉艷;;材料加工技術(shù)創(chuàng)新與汽車輕量化[J];鍛壓技術(shù);2007年05期

本文編號(hào)：2762294