碳纤维复合材料多层内部结构及缺陷检测方法研究

发布时间：2023-05-25 02:39

　　碳纤维复合材料作为一种具有质量轻、强度高、导电性强等优越性能的先进材料,被航空航天、汽车制造、体育用品等诸多行业所接纳和应用。碳纤维复合材料有着鲜明的优点,但本身也存在着一些缺陷,层与层之间的结合力比较薄弱、环氧树脂基体的韧性相对较差等。因此在生产和使用过程中会产生如分层、脱粘和裂纹等各类缺陷,使得复合材料的性能降低,具有安全隐患。因此,必须研究和发展能够准确检测碳纤维复合材料中成型缺陷的无损检测技术,在发生事故前排除隐患以保障构件使用安全及可靠性。本文针对碳纤维复合材料层纤维结构和纤维束缺失,研究了多层碳纤维存在各向异性纤维结构以及有内部缺陷存在时,利用脉冲涡流无损检测技术的的方法进行特征提取的方法。主要研究内容如下:(1)基于脉冲涡流热成像的碳纤维多层复合材料层纤维结构分层的检测研究。碳纤维复合材料内部纤维取向复杂多样,且内部层间热传导信息非常微弱,使得复合材料层纤维结构的检测非常困难。脉冲涡流热成像技术(ECPT)将脉冲涡流技术与红外热成像技术相结合,先将碳纤维复合材料表面温度分布的变化用红外热像仪进行采集,然后利用计算机进行算法处理来达到检测复合材料层纤维结构的目的,该检测方法...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 涡流热成像无损检测技术的国内外研究历史与现状
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 脉冲涡流热成像无损检测原理
    2.1 涡流检测技术
        2.1.1 涡流效应
        2.1.2 涡流的趋肤效应和渗透深度
        2.1.3 涡流检测技术原理
    2.2 红外热成像检测技术
    2.3 脉冲涡流热成像检测技术
        2.3.1 脉冲涡流热成像方式
        2.3.2 内部缺陷对表面温度分布的影响
        2.3.3 红外图像序列采集
        2.3.4 热成像系统检测的其他影响因素
    2.4 本章小结
第三章 多层复合材料层纤维结构检测方法研究
    3.1 试件的制备及实验平台的搭建
        3.1.1 试件的制备
        3.1.2 实验平台
    3.2 实验原理
    3.3 脉冲涡流热图像序列的特征提取
        3.3.1 标准小波变换图像增强算法
        3.3.2 基于正则化奇异值分解的主成分分析算法
    3.4 实验结果
        3.4.1 多层复合材料ECPT实验结果及分析
        3.4.2 复合材料碳纤维结构模型仿真分析
        3.4.3 复合材料碳纤维结构分层检测
    3.5 基于ECPT的多层碳纤维层间热模糊修正算法研究
        3.5.1 基于热模糊修正的实验结果
    3.6 本章小结
第四章 多层复合材料内部纤维束缺失的检测方法研究
    4.1 试件的制备和实验平台
    4.2 傅里叶变换
    4.3 实验流程图
    4.4 实验结果
        4.4.1 PCA处理结果
        4.4.2 傅里叶变换处理结果
        4.4.3 热模糊修正傅立叶变换结果
        4.4.4 纤维束缺失的量化分析
    4.5 本章总结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：3822775