基于超聲的復(fù)合材料構(gòu)件疲勞損傷檢測(cè)與評(píng)價(jià)研究.pdf

1、復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)在服役期間會(huì)面臨復(fù)雜的載荷環(huán)境，其中反復(fù)作用的疲勞載荷容易使結(jié)構(gòu)部件產(chǎn)生損傷。損傷的累積會(huì)導(dǎo)致材料的剛度和剩余強(qiáng)度發(fā)生變化，并將嚴(yán)重影響構(gòu)件的使用壽命和安全系數(shù)。因此對(duì)復(fù)合材料疲勞損傷的檢測(cè)與評(píng)估對(duì)其結(jié)構(gòu)件的使用和維護(hù)都有重要意義。材料疲勞損傷的累積，也會(huì)引起超聲波聲速和超聲衰減系數(shù)的變化，本文在實(shí)驗(yàn)測(cè)試的基礎(chǔ)上，采用超聲無損檢測(cè)的方法，對(duì)復(fù)合材料層合板的疲勞損傷進(jìn)行檢測(cè)，并利用超聲波聲速和超聲衰減系數(shù)對(duì)疲勞損傷程度進(jìn)

2、行評(píng)價(jià)，達(dá)到利用超聲對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的疲勞損傷進(jìn)行在線、無損評(píng)估的目的。概括起來，本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　測(cè)試復(fù)合材料層合板準(zhǔn)靜態(tài)三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、載荷-撓度曲線，并根據(jù)最大彎曲強(qiáng)度制定疲勞加載應(yīng)力水平。在不同應(yīng)力水平和不同加載頻率條件下對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行三點(diǎn)彎循環(huán)加載測(cè)試，根據(jù)剛度退化曲線和撓度變化曲線以及最終破壞形態(tài)，分析漸進(jìn)破壞過程所對(duì)應(yīng)的疲勞力學(xué)響應(yīng)與損傷機(jī)理。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同應(yīng)力水平和不同加載頻率條件下的剛度

3、退化曲線和撓度變化曲線都會(huì)出現(xiàn)明顯的三階段特征，并且應(yīng)力水平和加載頻率影響各階段所占整個(gè)疲勞壽命百分比及最終疲勞破壞形態(tài)。
　　將傳統(tǒng)超聲掃描與切片C掃描相結(jié)合，對(duì)含復(fù)合損傷的復(fù)合材料層合板進(jìn)行了水浸超聲掃描成像檢測(cè)。在超聲C掃描底波幅值成像原理的基礎(chǔ)上，通過一次掃描，獲取不同層深位置的超聲反射信號(hào)進(jìn)行切片C掃描成像，利用不同層深位置的切片C掃描圖像觀察材料內(nèi)部的損傷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用超聲A、B、C掃描成像與切片C掃描成像相結(jié)合

4、的方法對(duì)復(fù)合材料中的復(fù)合缺陷進(jìn)行多角度成像，能夠?qū)?fù)合材料內(nèi)部的復(fù)合損傷進(jìn)行全方位的清晰顯示。
　　對(duì)不同疲勞損傷程度的復(fù)合材料層合板進(jìn)行超聲切片C掃描成像實(shí)驗(yàn)，提取疲勞損傷區(qū)域超聲信號(hào)，計(jì)算超聲波聲速和超聲衰減系數(shù)的值。計(jì)算結(jié)果表明:超聲波聲速隨著疲勞損傷程度逐漸降低，超聲衰減系數(shù)隨著疲勞損傷程度逐漸增加，超聲波聲速和超聲衰減系數(shù)隨疲勞損傷程度的變化規(guī)律呈現(xiàn)三階段特征，與疲勞損傷過程中剛度變化趨勢(shì)整體一致并且可以用來描述疲勞損傷