复合材料补片胶接修补结构对导波传播的影响研究
[Abstract]:Carbon fiber reinforced resin matrix composites have many excellent properties, such as high specific strength, specific stiffness, good thermal stability, fatigue resistance and corrosion resistance. The structure of carbon fiber resin matrix composites is affected by various factors in the process of molding and service, which will cause initial defects and damage. If not detected and treated in time, the overall performance of the structure system will be seriously affected. At the same time, more and more patch structures are in service in various products, which are prone to damage and the strength of the structure will be reduced to a large extent after the damage. In this paper, the effect of composite patch repair structure with circular holes on Lamb wave propagation is studied. Firstly, Lamb wave theory is introduced and analyzed, the dispersion equation of aluminum plate is solved, and the dispersion curve of aluminum plate is drawn. The piezoelectric equations of piezoelectric effect and inverse piezoelectric effect are introduced, and the vibration characteristics of piezoelectric ceramic transducers with different shapes and polarization directions are analyzed. Secondly, the APDL code is compiled by using the universal finite element software ANSYS, and the piezoelectric and inverse piezoelectric effects of the PZT including aluminum plate, laminated plate patch, rubber layer and lead zirconate titanate transducer (PZT) are established. Lamb wave and Lamb wave response signal are excited and received in aluminum plate structure, and the correctness of the model is verified by experiments. A numerical simulation of the metal damaged structure after repairing the facade of composite patch was carried out, and the effect of different patch sizes and shapes on the damage detection of Lamb wave was studied. The simulation results of round, square and diamond patch show that the different shapes have different effects on the envelope of A0 and S0 waveforms, and the different sizes of diamond patches also have great differences on the envelope of A0 and S0 waveforms. Furthermore, a semi-automatic experimental platform is built based on LabVIEW. Lamb wave propagation of aluminum plate and composite plate with different diameter circular holes is analyzed experimentally. The influence of circular hole diameter on the amplitude of direct mode wave envelope is obtained respectively. Among them, the distance of piezoelectric transducer pasted on the surface of composite plate has two exciting receiving schemes: 120mm and 180mm. Finally, the Lamb wave packets of the aluminum plate with 10mm diameter circular hole and the composite plate after the single and double surface repair are compared and analyzed. The difference between back patch repair and front patch repair on the envelope of Lamb wave waveforms is obtained, which provides a basis for the actual Lamb wave to detect the patch structure.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB33
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,本文编号:2121273
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