基于电阻信号的CFRP纤维断裂识别方法研究

发布时间：2020-08-01 20:46

【摘要】：碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)具有耐高温、耐腐蚀、高比强和高比模等优点,是减轻客机重量、减少油耗的优良材料。为确保CFRP层合板在民航客机机身上可靠的使用,有必要开展对其损伤在线检测的研究。由于碳纤维优良的导电性能,在CFRP层合板内部形成导电网络,纤维的损伤断裂会影响导电网络,最终导致层合板整体电阻的变化。因此,监测层合板电阻的变化可以用于判断层合板内部纤维断裂情况。首先,从复合材料的破坏机理出发,对CFRP层合板进行了拉伸破坏理论分析,主要考虑在拉伸过程中纤维变形和纤维断裂两个阶段,详细推导了用于监控CFRP层合板纤维损伤的电阻-应变模型,为后文进行CFRP层合板纤维断裂分析提供理论基础。其次,对CFRP层合板在通电情况下进行拉伸试验,采集拉伸破坏过程中层合板两端电阻信号,得到层合板端部电阻的变化与应变的关系;另外,对层合板试件进行了环境试验,测试试件电阻对环境的敏感性。最后,利用有限元的方法,结合用户材料子程序UMAT,对CFRP层合板进行拉伸仿真模拟,试图还原CFRP层合板在拉伸过程中纤维断裂进程,预测纤维断裂过程中,纤维断裂扩展路径及纤维断裂个数,为CFRP纤维断裂识别提供参考。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V267;V215.6

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 许兆辉;朱建锋;丁勇;孙远振;李琦;;碳纤维复合材料力阻效应研究综述[J];玻璃钢/复合材料;2015年07期

2 张聪;信春玲;唐可;闫宝瑞;任峰;何亚东;;热塑性树脂连续浸渍过程的纤维断裂机制及实验[J];复合材料学报;2015年04期

3 蔺越国;Macro GIGLIOTTI;Marie Christine LAFARIE-FRENOT;Jinbo BAI;;电-热耦合对航空复合材料拉伸及疲劳性能的影响[J];航空学报;2014年12期

4 张小琦;王放;陈志谦;;单向纤维复合材料中纤维断裂诱发应力分布的有限元分析[J];西南师范大学学报(自然科学版);2013年02期

5 杜双明;乔生儒;;基于电阻变化的3DC/SiC复合材料疲劳损伤演化[J];复合材料学报;2011年02期

6 季小勇;李惠;欧进萍;;不同直径炭黑环氧树脂基复合材料力电性能及其机理[J];复合材料学报;2007年04期

7 侯作富;李卓球;王建军;;碳纤维水泥基复合材料电阻变化规律研究[J];武汉理工大学学报;2007年07期

8 姚武;钟文慧;;碳纤维增强水泥基复合材料的电阻计算模型[J];硅酸盐学报;2007年07期

9 姚武;王瑞卿;;基于隧道效应的CFRC材料的导电模型[J];复合材料学报;2006年05期

10 苏小萍;晏石林;胡高平;;碳纤维增强树脂基复合材料的电阻-应变特性[J];武汉理工大学学报;2005年12期

相关博士学位论文 前3条

1 谢小林;基于电阻法碳布增强环氧树脂复合材料损伤自诊断的研究[D];武汉理工大学;2010年

2 张溶;纤维增强复合材料界面疲劳脱粘的数值模拟[D];北京交通大学;2009年

3 张凤鹏;纤维增强层合复合材料分层损伤行为的研究[D];东北大学;2000年

本文编号：2777984