基于EIT的CFRP层合板结构损伤检测系统研究
发布时间：2021-07-17 13:25
近年来,由于碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）具有高强度和刚度/重量比,其越来越多地应用于航空航天、工业应用和民用生活领域中。然而CFRP层合板在制造和使用过程中不可避免地产生结构缺陷或损伤,进而导致材料使用的安全性降低,因此通过有效的检测技术监测损伤的发生和发展必不可少。由于CFRP层合板具有导电性质,其结构缺陷或损伤可引起电导率空间分布的变化。电阻抗层析成像（electrical impedance tomography,EIT）恰是一种基于被测物导电介质分布的结构健康检测技术。与其它常用的结构健康无损检测方法相比,EIT具有低成本、无创性、不电离、高时间分辨率、结构简单等优点。因此EIT方法在CFRP层合板结构损伤检测中的应用已成为国内外学者研究的热点之一。该课题使用EIT方法对CFRP层合板结构损伤检测做以下研究:（1）针对各向异性CFRP层合板的EIT电极结构、激励模式和重建算法展开研究。利用COMSOL软件建立CFRP层合板冲击、分层、裂纹损伤模型,有限元分析获取三维场空间电势分布信息。为改进EIT技术对各向异性复...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纤维增强复合材料典型结构
图 2-1 EIT 正问题，用于 EIT 逆问题求解的图像重构算法多是基于灵敏度矩阵， J，这也成为 EIT 正问题所需解决的又一重要部分，其线性化J U，δσ是电导率变化值，δU 是相应的边界测量电压变化值，灵电压随场域内电导率的微小改变而变化的原理，从而将 EIT 问相邻电极激励的 EIT 系统，如第 a 次和第 b 次电流激励条件下 ()duI ，假设对于常量电流输入 I，则可得到两次激励的电势 uIuIdVIVabab 1
图 2-2 EIT 逆问题6 电极 EIT 系统为例分析 EIT 逆问题求解过程中面临的主要问题：）对 16 个电极施加电流激励获得独立测量值，但测得的边界电信号量知量个数，灵敏度矩阵和边界电压值存在非线性关系，方程的解不唯）在 EIT 系统中，灵敏度矩阵作为重建方程组的系数矩阵，其求解过信号受到微小噪声干扰，将引起计算的重构值发生较大偏差，最终导大变化。）EIT 敏感场具有“软场”特性，场域内灵敏度分布不统一，在靠近较大，在远离电极处灵敏度数值较小。场域内电势分布与介质分布相。 EIT 逆问题存在的以上难点，其求解方法主要从两个角度考虑：从解间，解决成像过程中的欠定性问题，目前普遍采用最小二乘法建立目和值域的角度，使用正则化方法转化为可获得稳定近似解的良态问题
【参考文献】：
期刊论文
[1]略论土木建筑工程中纤维复合材料的应用[J]. 郭丽娜,侯瑜. 农家参谋. 2018(23)
[2]碳纤维复合材料让飞机更轻盈[J]. 民航管理. 2018(11)
[3]碳纤维复合材料在纯电动轿车上的应用[J]. 张宝杰. 时代汽车. 2018(11)
[4]碳纤维复合材料产业化发展和应用[J]. 张定金. 江苏建材. 2018(05)
[5]碳纤维复合材料的应用和展望[J]. 彭鹤轩. 现代盐化工. 2018(05)
[6]航空碳纤维树脂基复合材料的发展现状和趋势[J]. 包建文,蒋诗才,张代军. 科技导报. 2018(19)
[7]国产高性能聚丙烯腈基碳纤维技术特点及发展趋势[J]. 徐樑华,王宇. 科技导报. 2018(19)
[8]碳纤维及其复合材料领域[J]. 玻璃钢/复合材料. 2018(08)
[9]航天器结构材料的应用现状与未来展望[J]. 王惠芬,杨碧琦,刘刚. 材料导报. 2018(S1)
[10]碳纤维的十六个主要应用领域及近期技术进展(三)[J]. 周宏. 产业用纺织品. 2017(05)
博士论文
[1]碳纤维复合材料的电磁涡流无损检测技术研究[D]. 程军.南京航空航天大学 2015
[2]生物电阻抗成像技术研究[D]. 范文茹.天津大学 2010
硕士论文
[1]碳纤维复合材料缺陷检测方法研究[D]. 郭薇.天津大学 2014
[2]碳纤维复合材料主要缺陷无损检测和识别研究[D]. 张惠玲.国防科学技术大学 2013
[3]碳纤维环氧树脂复合材料导电性及机敏性的研究[D]. 王沁芳.重庆大学 2006
本文编号：3288261
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纤维增强复合材料典型结构
图 2-1 EIT 正问题，用于 EIT 逆问题求解的图像重构算法多是基于灵敏度矩阵， J，这也成为 EIT 正问题所需解决的又一重要部分，其线性化J U，δσ是电导率变化值，δU 是相应的边界测量电压变化值，灵电压随场域内电导率的微小改变而变化的原理，从而将 EIT 问相邻电极激励的 EIT 系统，如第 a 次和第 b 次电流激励条件下 ()duI ，假设对于常量电流输入 I，则可得到两次激励的电势 uIuIdVIVabab 1
图 2-2 EIT 逆问题6 电极 EIT 系统为例分析 EIT 逆问题求解过程中面临的主要问题：）对 16 个电极施加电流激励获得独立测量值，但测得的边界电信号量知量个数，灵敏度矩阵和边界电压值存在非线性关系，方程的解不唯）在 EIT 系统中，灵敏度矩阵作为重建方程组的系数矩阵，其求解过信号受到微小噪声干扰，将引起计算的重构值发生较大偏差，最终导大变化。）EIT 敏感场具有“软场”特性，场域内灵敏度分布不统一，在靠近较大，在远离电极处灵敏度数值较小。场域内电势分布与介质分布相。 EIT 逆问题存在的以上难点，其求解方法主要从两个角度考虑：从解间，解决成像过程中的欠定性问题，目前普遍采用最小二乘法建立目和值域的角度，使用正则化方法转化为可获得稳定近似解的良态问题
【参考文献】：
期刊论文
[1]略论土木建筑工程中纤维复合材料的应用[J]. 郭丽娜,侯瑜. 农家参谋. 2018(23)
[2]碳纤维复合材料让飞机更轻盈[J]. 民航管理. 2018(11)
[3]碳纤维复合材料在纯电动轿车上的应用[J]. 张宝杰. 时代汽车. 2018(11)
[4]碳纤维复合材料产业化发展和应用[J]. 张定金. 江苏建材. 2018(05)
[5]碳纤维复合材料的应用和展望[J]. 彭鹤轩. 现代盐化工. 2018(05)
[6]航空碳纤维树脂基复合材料的发展现状和趋势[J]. 包建文,蒋诗才,张代军. 科技导报. 2018(19)
[7]国产高性能聚丙烯腈基碳纤维技术特点及发展趋势[J]. 徐樑华,王宇. 科技导报. 2018(19)
[8]碳纤维及其复合材料领域[J]. 玻璃钢/复合材料. 2018(08)
[9]航天器结构材料的应用现状与未来展望[J]. 王惠芬,杨碧琦,刘刚. 材料导报. 2018(S1)
[10]碳纤维的十六个主要应用领域及近期技术进展(三)[J]. 周宏. 产业用纺织品. 2017(05)
博士论文
[1]碳纤维复合材料的电磁涡流无损检测技术研究[D]. 程军.南京航空航天大学 2015
[2]生物电阻抗成像技术研究[D]. 范文茹.天津大学 2010
硕士论文
[1]碳纤维复合材料缺陷检测方法研究[D]. 郭薇.天津大学 2014
[2]碳纤维复合材料主要缺陷无损检测和识别研究[D]. 张惠玲.国防科学技术大学 2013
[3]碳纤维环氧树脂复合材料导电性及机敏性的研究[D]. 王沁芳.重庆大学 2006
本文编号：3288261
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