基于模态声发射的T700碳纤维复合材料损伤特性分析

发布时间：2022-12-04 19:45

　　碳纤维复合材料具有比强度高,比刚度大,耐腐蚀,抗高温等优良理化性能,在科学技术占比高的科学研究方面应用广泛。尽管复合材料具有以上优点,但由于复合材料长期在高载荷、腐蚀性的环境中运行,如疲劳,蠕变,机械损伤等因素,都可能引发肉眼不可见的内部损伤,造成该材料的宏观、细观材料性能降低、剩余性能下降,对材料的安全性和可靠性有重大影响。碳纤维复合材料在出现缺陷的过程中基体开裂、纤维断裂都会产生声发射信号,综上所述,对碳纤维复合材料损伤声发射特性、损伤检测和评价方法进行研究十分重要。本文首先对在7075-T6铝板的上表面与侧面突发型与连续型的典型声源产生的声发射信号进行了模态分析,结合7075-T6铝板的频散曲线对典型声源Lamb波进行模态识别,并对典型声源信号的传播过程中的频谱、模态特征进行了研究。对T700SC-12000-50C型碳纤维复合材料纤维丝以及树脂基体进行拉伸实验,使其出现断裂损伤。使用声发射手段对实验过程出现的损伤进行信号采集。将声发射信号进行参量分析及波形分析,采用模态声发射手段对数据进行扩展波与弯曲波的模态分析。对几种较为典型的损伤的模态声发射信号特征进行分析。确定了纤维断裂... 

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 碳纤维复合材料损伤机理
    1.3 声发射检测技术在碳纤维复合材料检测中的研究
        1.3.1 声发射技术简介
        1.3.2 碳纤维复合材料损伤研究现状
        1.3.3 碳纤维复合材料损伤模态声发射的研究现状及意义
    1.4 本文主要研究内容
第二章 模态声发射理论与方法研究
    2.1 模态声发射基础理论
    2.2 基于连续小波变换理论的Lamb波模态识别
        2.2.1 Lamb波的模态及频散
        2.2.2 连续小波变换理论
        2.2.3 声发射信号Lamb波模态识别
    2.3 声发射典型声源信号实验研究
        2.3.1 实验装置及传感器布置
        2.3.2 突发型信号模态分析
        2.3.3 连续型信号模态分析
    2.4 典型声源信号传播频谱特性
        2.4.1 突发型信号传播频谱特性
        2.4.2 连续型信号传播频谱特性
    2.5 本章小结
第三章 碳纤维复合材料损伤模态特征提取研究
    3.1 实验准备
    3.2纤维断裂Lamb波模态提取实验
        3.2.1 实验器材及过程
        3.2.2 实验数据参量经历分析
        3.2.3 Lamb波模态分析
    3.3 基体开裂Lamb波模态提取
        3.3.1 实验器材及过程
        3.3.2 实验数据参量经历分析
        3.3.3 Lamb波模态分析
    3.4 本章小结
第四章 基于模态声发射的碳纤维复合材料损伤评价
    4.1势能能量标定实验
        4.1.1 实验目的
        4.1.2 实验装置
        4.1.3 滚球撞击实验能量系数中k的求解
    4.2 碳纤维复合材料纤维断裂能量研究
        4.2.1 纤维丝不同状态下的衰减测量
        4.2.2不同纤维丝数量的纤维拉伸实验
        4.2.3 声发射特性分析
        4.2.4 预触发波形分析
    4.3 碳纤维复合材料纤维束断裂能量计算
    4.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于微纳耦合光纤传感器的模态声发射源线性定位研究[J]. 付文成,刘懿莹,王霖洁,李凤梅.  振动与冲击. 2019(01)
[2]碳纤维复合材料T型胶接接头损伤行为研究[J]. 周祥,胡业发,黄向阳,王彬,宋春生.  数字制造科学. 2018(04)
[3]碳纤维复合材料层合板损伤的压电阻抗法检测研究[J]. 曲皓,李成,段玥晨,侯玉亮.  机械科学与技术. 2019(01)
[4]基于morlet小波与模态分析的突发型声发射源定位研究[J]. 王少锋,刘朋真,王道瑞,王建国.  传感技术学报. 2017(08)
[5]碳纤维复合材料结构损伤的自检方法研究进展[J]. 王志平,叶亮,路鹏程,李娜,苏景新.  宇航材料工艺. 2016(05)
[6]气体管道泄漏模态声发射时频定位方法[J]. 李帅永,王鹏飞,严冬,王平,黄心成.  仪器仪表学报. 2016(09)
[7]金属薄板中导波的模态识别和波速测定[J]. 张维刚,李凯丽,肉孜麦麦提,黄志刚,项疆腾.  声学技术. 2015(04)
[8]基于近似熵谱的碳纤维复合材料层压板拉伸损伤声发射分析[J]. 袁忠,黄频波,耿文霞.  宇航材料工艺. 2014(04)
[9]基于小波变换和模态声发射的304不锈钢点蚀声发射信号特性[J]. 蔡文生.  石油化工设备. 2013(06)
[10]碳纤维缠绕式复合气瓶的定期检验[J]. 詹望.  价值工程. 2013(28)

博士论文
[1]基于声发射信号分析的2D及3D纺织结构复合材料损伤机制研究[D]. 栗丽.东华大学 2015
[2]超高速撞击板波特性与声发射空间碎片在轨感知技术[D]. 唐颀.哈尔滨工业大学 2008

硕士论文
[1]基于模态声发射的平板超高速撞击损伤模式识别技术[D]. 常志中.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于模态声发射的管道泄漏识别与定位方法研究[D]. 裴丽莹.北京邮电大学 2009
[3]连续小波变换在太赫兹时域光谱技术中的应用[D]. 温海燕.天津大学 2008
[4]三维编织复合材料声发射测试技术研究[D]. 李芸婷.天津工业大学 2008



本文编号：3708878