基于电磁涡流的碳纤维复合材料隐藏缺陷检测方法研究

发布时间：2023-05-13 05:20

　　当前对碳纤维复合材料的涡流检测主要停留在纤维方向和表面裂纹检测,且研究的碳纤维复合材料层合板均较薄,多为1mm以内,这大大限制了涡流检测在实际碳纤维复合材料损伤检测中的应用。在实际无损检测过程中,大量缺陷并不在结构表面,而是隐藏缺陷,为了提高涡流检测对碳纤维复合材料的适用性,本文通过仿真和实验的方式研究涡流检测对碳纤维复合材料隐藏缺陷的检测方法。本文完成的工作主要包括:第一,通过COMSOL软件进行碳纤维复合材料涡流场仿真,通过仿真研究如何提高涡流检测对隐藏缺陷的检测能力。首先通过涡流检测基准问题验证了仿真软件的准确性,然后建立了碳纤维复合材料隐藏缺陷模型,研究了碳纤维复合材料中的涡流分布、趋肤效应以及频率对趋肤效应的影响,研究了探头中心距对碳纤维复合材料隐藏缺陷检测的影响;第二,制作了碳纤维复合材料隐藏裂纹试件,研究了碳纤维复合材料涡流检测的信号特征和频率对不同缺陷深度的隐藏裂纹的影响,并提出了两种多频涡流信息融合方法,大大提升了涡流C扫图像的信噪比,基于边缘检测算法对不同长度隐藏裂纹进行检测,为隐藏裂纹的定量检测打下基础;第三,制作了碳纤维复合材料分层试件,研究了不同深度分层缺陷涡...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
        1.1.1 碳纤维复合材料及其特点
        1.1.2 碳纤维复合材料的实际工程应用
        1.1.3 碳纤维复合材料常用无损检测方法
    1.2 碳纤维复合材料涡流检测研究现状
    1.3 本文的主要研究工作
第二章 碳纤维复合材料涡流检测原理及检测系统
    2.1 引言
    2.2 碳纤维复合材料的导电性
        2.2.1 碳纤维复合材料导电性
        2.2.2 碳纤维复合材料电导率张量
    2.3 涡流检测原理
        2.3.1 涡流检测基本原理
        2.3.2 碳纤维复合材料的涡流检测
    2.4 涡流检测趋肤效应
    2.5 涡流检测系统
        2.5.1 锁相放大原理
        2.5.2 涡流探头
    2.6 本章小结
第三章 碳纤维复合材料隐藏缺陷有限元仿真
    3.1 引言
    3.2 涡流检测基准问题验证
        3.2.1 涡流检测基准问题
        3.2.2 基准问题建模
        3.2.3 基准问题计算结果
    3.3 碳纤维复合材料隐藏缺陷建模
    3.4 仿真结果分析
        3.4.1 碳纤维复合材料中涡流分布
        3.4.2 碳纤维复合材料的趋肤效应
        3.4.3 探头中心距对接收线圈信号的影响
    3.5 本章小结
第四章 碳纤维复合材料隐藏裂纹检测
    4.1 引言
    4.2 直线扫查实验
        4.2.1 试件参数和实验设置
        4.2.2 隐藏裂纹直线扫查结果
    4.3 多频涡流C扫实验
        4.3.1 试件参数和实验设置
        4.3.2 不同频率下的涡流C扫成像
        4.3.3 总结
    4.4 多频涡流信息融合方法
        4.4.1 图像代数相减法
        4.4.2 相位旋转相减法
    4.5 不同长度隐藏裂纹的检测
        4.5.1 试件参数和实验设置
        4.5.2 涡流C扫成像
        4.5.3 基于Canny算子的边缘检测
    4.6 本章小结
第五章 碳纤维复合材料分层检测
    5.1 引言
    5.2 碳纤维复合材料分层试件的制备
        5.2.1 制备工艺流程
        5.2.2 碳纤维预浸料的铺贴
        5.2.3 碳纤维铺层件的固化
        5.2.4 复材板分层试件的超声检测
    5.3 多频涡流C扫实验
        5.3.1 实验设置
        5.3.2 不同频率涡流C扫结果
        5.3.3 增大探头中心距C扫结果
        5.3.4 实验总结
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3815386