基于Mirco-CT与声发射技术编织复合材料损伤破坏研究
发布时间：2021-03-20 23:53
传统的二维编织复合材料虽然具有比强度和比模量高等优良特性,并且得到广泛应用,但由于其层状结构,在长期服役过程中,常常会出现层间的开裂,造成了结构安全隐患。为了改善这一问题,一种新型的由立体编织技术与现代复合材料相结合的沿厚度方向增强的三维编织复合材料出现,并因其完整性和可设计性在结构工程领域中受到青睐。然而,因为三维编织结构具有复杂性,诸多因素影响着其力学性能,其中不同编织结构、不同编织角以及不同承载方向的三维编织复合材料的损伤机理存在一定的差异,现阶段的研究仍然缺乏对此问题系统的分析。因此,研究弯曲载荷下编织复合材料的力学性能和损伤破坏机理,特别是针对三维编织复合材料以及渐进损伤过程的分析,对保证复合材料服役过程中的结构健康具有重要意义。本文首先对宽频带和谐振式两种传感器进行衰减测试,采用声发射（Acoustic Emission,AE）与数字图像相关（Digital Image Correlation,DIC）相结合的方法对碳纤维平纹编织复合材料层合板试件在四点弯曲加载条件下进行实时监测,深入了解了复合材料在弯曲受载的过程中的损伤演变机理。其次,利用这种互补技术监测了在三点弯曲加载...
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声发射检测的基本原理
河北大学硕士学位论文2出应变能，这种现象被称做声发射现象，其中直接与变形和断裂机制有关的源，被称为声发射源[18-20]。从声发射源释放出的弹性波最终传播到材料表层，由这些弹性波造成的表面位移被声发射传感器探测到，之后将这些机械振动转换为电信号，再被放大、处理和记录[21-23]。固体材料在加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等[24]，这些内应力的变化往往就会产生声发射信号。图1-1声发射检测的基本原理人们根据观察到的声发射信号分析并推断材料内部的状态或缺陷性质。诸如撞击和撞击计数、振铃计数、幅度、能量、持续时间、上升时间、有效值电平等一些波形参数可以用来表示声发射信号的特征以此分析结构内部变形损伤情况。其中，撞击计数和振铃计数常用于声发射活动性评价，事件计数与材料内部损伤、断裂源的多少有关，幅度常常被用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量，持续时间被用于特殊波源类型和噪声的鉴别，有效值电压主要用于连续型声发射活动性评价，而能量则可以用于声源类型的鉴别。图1-2声发射信号参数图分析研究
河北大学硕士学位论文4部显微结构。具有极高的分辨率，可以达到微米(μm)级别[38-40]。X射线显微成像系统包括微焦距X射线管、精准调控的样品台、一个连接抓帧器的二维X射线CCD相机和一个带有双处理器和LCD监控的电子计算机等几个部分，成像过程见图1-3。其工作原理是利用试件各个部位的密度的不同，而物质对X射线的衰减系数与物质的质量密度直接相关，当X射线透过试件时，试件的各个部位对X射线的吸收率不同，射线穿过物质并与物质相互作用后，射线将受到射线路径上物质的吸收或散射，因而射线强度衰减，最终衰减后的X射线在检测器上成像[41-43]。当X射线与物质相互作用时，不同材料的物质吸收X射线的量由X射线的能量E、材料的密度ρ和原子序数Z所决定。若记X射线源发出射线强度为I0，当X射线穿过物体的路径为Ｌ时，探测器检测到的X射线强度记为Id(L)，忽略散射时有如下关系：d()exp((,))OIL=IxEdL（1.2）其中μ，x分别为被测物的吸收系数，空间位置。给定位置处的吸收系数依赖于不同材料的空间分布。对于简单的材料，吸收系数可以表示为：3.83.2()azEbE=+（1.3）其中a是一个能量依赖较弱的参数，b为常数。图1-3Micro-CT成像过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CT纤维增强复合材料三维变形场的测量与分析[J]. 毛灵涛,魏凯,朱子岩,刘海洲. 玻璃钢/复合材料. 2018(09)
[2]三维编织工艺及机械的研究现状与趋势[J]. 李政宁,陈革,Frank Ko. 玻璃钢/复合材料. 2018(05)
[3]显微CT精密运动平台定位精度优化[J]. 尹军,张首隆,王毅. 机械制造与自动化. 2018(01)
[4]基于显微CT技术的碳纤维复合材料体孔隙率测量[J]. 肖鹏,刘奎. 玻璃钢/复合材料. 2018(01)
[5]纤维织物复合材料组分材料体分比的显微CT实验测定法[J]. 王浩,王中伟. 国防科技大学学报. 2017(03)
[6]一种新型显微CT系统设计[J]. 张志诚,梁晓坤,朱轩玉,李维振,谢耀钦. 集成技术. 2017(02)
[7]显微CT三维分辨率测试方法研究进展[J]. 陈津平,崔芳芳,邹晶,胡晓东,吕寒玉. 纳米技术与精密工程. 2017(02)
[8]碳纤维复合材料板的声发射源定位[J]. 刘增华,董拓灿,彭秋玲,何存富,吴斌. 无损检测. 2016(10)
[9]弯曲载荷下机织复合材料T型接头渐进失效分析[J]. 齐红宇,王天龙,梁晓波,杨际申,刘洪波,孙利兵. 复合材料学报. 2016(06)
[10]基于显微CT图像的细编穿刺碳/碳复合材料细观力学模型[J]. 张海军,周储伟. 材料工程. 2016(05)
本文编号：3091900
【文章来源】：河北大学河北省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
声发射检测的基本原理
河北大学硕士学位论文2出应变能，这种现象被称做声发射现象，其中直接与变形和断裂机制有关的源，被称为声发射源[18-20]。从声发射源释放出的弹性波最终传播到材料表层，由这些弹性波造成的表面位移被声发射传感器探测到，之后将这些机械振动转换为电信号，再被放大、处理和记录[21-23]。固体材料在加工、处理和使用过程中有很多因素能引起内应力的变化，如位错运动、孪生、裂纹萌生与扩展、断裂、无扩散型相变、磁畴壁运动、热胀冷缩、外加负荷的变化等等[24]，这些内应力的变化往往就会产生声发射信号。图1-1声发射检测的基本原理人们根据观察到的声发射信号分析并推断材料内部的状态或缺陷性质。诸如撞击和撞击计数、振铃计数、幅度、能量、持续时间、上升时间、有效值电平等一些波形参数可以用来表示声发射信号的特征以此分析结构内部变形损伤情况。其中，撞击计数和振铃计数常用于声发射活动性评价，事件计数与材料内部损伤、断裂源的多少有关，幅度常常被用于波源的类型鉴别、强度及衰减的测量，持续时间被用于特殊波源类型和噪声的鉴别，有效值电压主要用于连续型声发射活动性评价，而能量则可以用于声源类型的鉴别。图1-2声发射信号参数图分析研究
河北大学硕士学位论文4部显微结构。具有极高的分辨率，可以达到微米(μm)级别[38-40]。X射线显微成像系统包括微焦距X射线管、精准调控的样品台、一个连接抓帧器的二维X射线CCD相机和一个带有双处理器和LCD监控的电子计算机等几个部分，成像过程见图1-3。其工作原理是利用试件各个部位的密度的不同，而物质对X射线的衰减系数与物质的质量密度直接相关，当X射线透过试件时，试件的各个部位对X射线的吸收率不同，射线穿过物质并与物质相互作用后，射线将受到射线路径上物质的吸收或散射，因而射线强度衰减，最终衰减后的X射线在检测器上成像[41-43]。当X射线与物质相互作用时，不同材料的物质吸收X射线的量由X射线的能量E、材料的密度ρ和原子序数Z所决定。若记X射线源发出射线强度为I0，当X射线穿过物体的路径为Ｌ时，探测器检测到的X射线强度记为Id(L)，忽略散射时有如下关系：d()exp((,))OIL=IxEdL（1.2）其中μ，x分别为被测物的吸收系数，空间位置。给定位置处的吸收系数依赖于不同材料的空间分布。对于简单的材料，吸收系数可以表示为：3.83.2()azEbE=+（1.3）其中a是一个能量依赖较弱的参数，b为常数。图1-3Micro-CT成像过程
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CT纤维增强复合材料三维变形场的测量与分析[J]. 毛灵涛,魏凯,朱子岩,刘海洲. 玻璃钢/复合材料. 2018(09)
[2]三维编织工艺及机械的研究现状与趋势[J]. 李政宁,陈革,Frank Ko. 玻璃钢/复合材料. 2018(05)
[3]显微CT精密运动平台定位精度优化[J]. 尹军,张首隆,王毅. 机械制造与自动化. 2018(01)
[4]基于显微CT技术的碳纤维复合材料体孔隙率测量[J]. 肖鹏,刘奎. 玻璃钢/复合材料. 2018(01)
[5]纤维织物复合材料组分材料体分比的显微CT实验测定法[J]. 王浩,王中伟. 国防科技大学学报. 2017(03)
[6]一种新型显微CT系统设计[J]. 张志诚,梁晓坤,朱轩玉,李维振,谢耀钦. 集成技术. 2017(02)
[7]显微CT三维分辨率测试方法研究进展[J]. 陈津平,崔芳芳,邹晶,胡晓东,吕寒玉. 纳米技术与精密工程. 2017(02)
[8]碳纤维复合材料板的声发射源定位[J]. 刘增华,董拓灿,彭秋玲,何存富,吴斌. 无损检测. 2016(10)
[9]弯曲载荷下机织复合材料T型接头渐进失效分析[J]. 齐红宇,王天龙,梁晓波,杨际申,刘洪波,孙利兵. 复合材料学报. 2016(06)
[10]基于显微CT图像的细编穿刺碳/碳复合材料细观力学模型[J]. 张海军,周储伟. 材料工程. 2016(05)
本文编号：3091900
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