碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)因其輕質(zhì)、高強和可設(shè)計性強等特點,越來越多地代替金屬用于飛機的承力構(gòu)件。這些大尺寸構(gòu)件普遍形狀復(fù)雜,其拐角區(qū)域(即R區(qū))是制造和服役階段的薄弱環(huán)節(jié)。借助無損檢測技術(shù)及時檢出R區(qū)內(nèi)部缺陷,是實現(xiàn)CFRP構(gòu)件質(zhì)量控制的重要手段,其中相控陣超聲檢測(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)技術(shù)被認為是最具發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。相比于均質(zhì)各向同性金屬材料,復(fù)雜形狀CFRP構(gòu)件R區(qū)具有明顯的彈性各向異性和非均質(zhì)性,具體表現(xiàn)為:聲速不是恒定值,而是隨傳播方向在約3000～9000 m/s的范圍內(nèi)變化。在不同纖維方向鋪層之間的界面處,聲學(xué)特性失配,傾斜入射至該處的超聲波將改變傳播方向和聲速。同時,R區(qū)纖維方向沿曲面形狀連續(xù)變化的特征,導(dǎo)致聲速分布還隨位置變化,單鋪層內(nèi)部的聲傳播路徑呈曲線。復(fù)雜幾何形狀、多層結(jié)構(gòu)和彈性各向異性三因素間的耦合作用,導(dǎo)致聲傳播路徑復(fù)雜難以預(yù)測,R區(qū)聲傳播機理不清。針對上述難題,本文圍繞聲學(xué)建模仿真、聲線示蹤方法和全聚焦成像檢測三方面開展研究...

【文章頁數(shù)】：112 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要符號表
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 CFRP構(gòu)件無損檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 常用無損檢測技術(shù)
        1.2.2 超聲檢測難點分析
        1.2.3 常規(guī)超聲檢測技術(shù)
    1.3 CFRP構(gòu)件相控陣超聲檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 垂直入射檢測技術(shù)
        1.3.2 聲學(xué)建模仿真方法
        1.3.3 聲線示蹤方法
        1.3.4 全聚焦成像檢測技術(shù)
        1.3.5 現(xiàn)有研究存在的問題
    1.4 本文研究思路和主要內(nèi)容
2 實驗材料與方法
    2.1 CFRP試樣及其聲學(xué)特征參量測量
        2.1.1 試樣制備
        2.1.2 微觀結(jié)構(gòu)觀察分析
        2.1.3 彈性常數(shù)測量
    2.2 CFRP試樣相控陣超聲檢測實驗
        2.2.1 試樣人工缺陷制備
        2.2.2 實驗設(shè)備
        2.2.3 實驗方法
3 CFRP構(gòu)件聲學(xué)建模仿真
    3.1 各向異性彈性波理論
    3.2 CFRP構(gòu)件聲學(xué)建模原理
        3.2.1 CFRP平板建模
        3.2.2 L形CFRP層合板建模
    3.3 CFRP構(gòu)件有限元模型
    3.4 聲傳播行為模擬分析
        3.4.1 CFRP多向平板聲傳播行為模擬結(jié)果
        3.4.2 L形CFRP多向板聲傳播行為模擬結(jié)果
    3.5 本章小結(jié)
4 基于Dijkstra最短路徑搜索算法的CFRP構(gòu)件聲線示蹤方法
    4.1 CFRP單向平板聲線示蹤
    4.2 平板和L形各向同性構(gòu)件聲線示蹤
    4.3 CFRP多向平板聲線示蹤
    4.4 L形CFRP多向板R區(qū)聲線示蹤
    4.5 底面反射法實驗驗證聲線示蹤方法
        4.5.1 CFRP多向平板底面反射法實驗結(jié)果
        4.5.2 L形CFRP多向板R區(qū)底面反射法實驗結(jié)果
    4.6 本章小結(jié)
5 聲線示蹤和全聚焦相結(jié)合的CFRP構(gòu)件相控陣超聲成像檢測
    5.1 CFRP多向平板相控陣超聲成像檢測實驗結(jié)果與討論
    5.2 L形CFRP多向板R區(qū)相控陣超聲成像檢測實驗結(jié)果與討論
    5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間科研項目及科研成果
致謝
作者簡介



本文編號：3806670