復(fù)合材料膠接修復(fù)結(jié)構(gòu)性能檢測方法的研究.pdf

1、隨著航空航天、風(fēng)力發(fā)電、高速列車、船舶和汽車工業(yè)等快速發(fā)展的需要，使得具有良好性能的復(fù)合材料層合板得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是復(fù)合材料層合板在制造、運輸以及使用過程中難免會產(chǎn)生各種損傷，從而導(dǎo)致復(fù)合材料層合板的綜合性能下降。因此，對損傷的復(fù)合材料層合板進行修補以及對修補后的層合板性能進行檢測以達到結(jié)構(gòu)使用的剛度、強度的要求，具有重要的工程應(yīng)用價值。本文針對此類問題，從航空航天工程的應(yīng)用背景出發(fā)，主要研究復(fù)合材料層合板膠接修補工藝技術(shù)，并

2、利用壓電系統(tǒng)研究復(fù)合材料層合板損傷及修復(fù)結(jié)構(gòu)性能的檢測方法。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）從理論上對比分析了基于結(jié)構(gòu)固有頻率和應(yīng)變模態(tài)的損傷檢測方法的優(yōu)缺點，且以實例模擬分析了復(fù)合材料層合板的損傷情況，發(fā)現(xiàn)基于固有頻率的方法雖然可以檢測損傷，但是不能確定損傷的位置，而基于應(yīng)變模態(tài)的方法可以很好的對損傷單元進行定位和定量分析。文中建立了基于應(yīng)變模態(tài)分析方法的有限元模型，給出了相應(yīng)的數(shù)值分析算法，并基于ANSYS系統(tǒng)對層合板不同程度的

3、損傷進行了有限元模擬分析，模擬分析結(jié)果驗證了該方法的可行性。
　?。?）復(fù)合材料層合板膠接修補工藝技術(shù)的試驗研究。主要研究了復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)膠接修補的工藝過程，并確定該試驗合理的修補工藝參數(shù)，此部分主要包括三個環(huán)節(jié)：1.損傷的預(yù)處理；2.膠接修補片的預(yù)制作工藝；3.膠接修補工藝。實驗制作了用于復(fù)合材料層合板膠接結(jié)構(gòu)性能測試的樣件。
　?。?）建立了用于復(fù)合材料層合板膠接結(jié)構(gòu)性能測試的壓電檢測系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)對復(fù)合材料層合板

4、的完好狀態(tài)、不同程度損傷狀態(tài)和不同程度修復(fù)狀態(tài)等進行檢測，對比分析結(jié)構(gòu)的損傷和修復(fù)性能。首先根據(jù)理論分析建立試驗平臺；然后通過PVDF壓電驅(qū)動器激振層合板，并通過PVDF壓電傳感器采集壓電動態(tài)應(yīng)變信號。通過MATLAB軟件對時域的壓電動態(tài)應(yīng)變信號進行處理，得到幅頻曲線再找出試驗板的動態(tài)應(yīng)變信號下的各階固有頻率及其對應(yīng)的幅值，再根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進行三次樣條插值從而得到試驗板各階固有頻率下對應(yīng)的應(yīng)變模態(tài)振型圖；最后通過對比完好板、損傷板、修復(fù)