RTM碳纤维复合材料缺陷超声检测及评价

发布时间：2020-11-12 01:11

　　 RTM碳纤维复合材料凭借其优越的性能、较低的成,近年来在航空、航天、汽车制造、体育等诸多领域被重视并且加以广泛应用。但是由于其在制作过程中受到制备工艺、环境等因素影响,最终成型的材料可能存在一些缺陷,主要包括宏观缺陷和微观缺陷两大类,这些缺陷很大程度影响了材料本身性能。因此对该材料缺陷的检测和评价进行研究具有重要意义。本文在研究RTM碳纤维复合材料缺陷的基础上分别采用超声特征扫描成像的检测方法跟测试非线性检测方法对宏观缺陷和孔隙微观缺陷进行评价。通过分析超声检测所成图像跟缺陷金相,总结了各种宏观缺陷形貌特征,优化了孔隙微观缺陷非线性超声检测方法。具体主要工作如下:(1)从理论上研究了RTM碳纤维复合材料中不同种类宏观缺陷所对应的超声波波形图跟超声特征扫描成像,为不同宏观缺陷的识别提供理论依据。通过超声特征扫描成像的检测方法对宏观缺陷进行检测,采用成像的方法展示了各种宏观缺陷的形貌,总结分析了各缺陷形貌特征。最后对宏观缺陷进行金相分析,验证检测结果的可靠性。(2)在前人的基础上,对孔隙缺陷非线性超声检测方法进行了优化,其中包括实验方式的改进,超声换能器的改进,激励电压的选取,最佳探头频率的选取,时阈波形区间的选取。通过已知真实孔隙率的试样验证优化结果的真实性。研究结果表明,疏松缺陷、分层缺陷、夹杂缺陷、气泡缺陷的超声波形特征跟缺陷成像特征都有各自鲜明的特点,可以作为不同缺陷类型判断的依据,这对宏观缺陷的检测研究具有重要实际意义。通过对孔隙缺陷非线性超声检测的实验方式、超声换能器选择、激励电压选取、探头频率选取、时阈波形区间选取进行优化,使实验的稳定性更好,可重复性更强,对孔隙率的表征更为准确。
【学位单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TB332
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题依据
        1.1.1 RTM工艺
        1.1.2 RTM碳纤维复合材料基本特性
        1.1.3 RTM碳纤维复合材料的应用
    1.2 RTM碳纤维复合材料缺陷类型及检测方法
        1.2.1 RTM碳纤维复合材料常见缺陷
        1.2.2 宏观缺陷检测
        1.2.3 RTM碳纤维复合材料孔隙检测方法
    1.3 非线性超声检测
        1.3.1 非线性超声检测技术概述
        1.3.2 非线性超声检测技术国内外研究现状
    1.4 主要研究内容
第2章 RTM碳纤维复合材料超声检测理论研究
    2.1 材料的声学特性
        2.1.1 声速
        2.1.2 各向异性固体中的声阻抗
        2.1.3 超声波衰减的基本理论
        2.1.4 声反射特性
    2.2 RTM碳纤维复合材料宏观缺陷检测原理及方法选取
        2.2.1 疏松缺陷超声检测特征分析
        2.2.2 分层缺陷超声检测特征分析
        2.2.3 夹杂缺陷超声检测特征分析
        2.2.4 气泡缺陷超声检测特征分析
        2.2.5 宏观缺陷超声检测方法选择
    2.3 RTM碳纤维复合材料微观缺陷检测原理及方法选择
        2.3.1 非线性理论
        2.3.2 非线性超声检测方法的选取
        2.3.3 检测对象的非线性特征值选取
        2.3.4 孔隙缺陷非线性超声检测现存问题
    2.4 本章小结
第3章 宏观缺陷的超声检测及分析
    3.1 样品及检测
        3.1.1 样品
        3.1.2 超声特征扫描成像检测
    3.2 金相制作
    3.3 宏观缺陷分析
        3.3.1 疏松缺陷分析
        3.3.2 分层缺陷检测及分析
        3.3.3 夹杂缺陷检测及分析
        3.3.4 气泡缺陷检测及分析
    3.4 本章小结
第4章 孔隙缺陷非线性超声评价方法优化研究
    4.1 非线性超声实验
    4.2 试样挑选
        4.2.1 声速声衰减测量
        4.2.2 金相法测孔隙率
    4.3 实验优化
        4.3.1 实验方式的优化
        4.3.2 换能器的选择及制作
        4.3.3 电压的选取
        4.3.4 试样表面状态对实验结果的影响
        4.3.5 发射超声换能器频率的选取
        4.3.6 时域波形区域选取
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢

【参考文献】

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本文编号：2880020