AC313復(fù)合材料構(gòu)件加載中聲發(fā)射監(jiān)測.pdf_第1頁
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1、學(xué)校代碼:10406分類號:TG115.28學(xué)號:100080402011南昌航空大學(xué)南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文(學(xué)位研究生)AC313AC313復(fù)合材料構(gòu)件加載中復(fù)合材料構(gòu)件加載中聲發(fā)射監(jiān)測聲發(fā)射監(jiān)測碩士研究生:劉斯以導(dǎo)師:鄔冠華教授申請學(xué)位級別:碩士學(xué)科、專業(yè):測試計量技術(shù)及儀器所在單位:測試與光電工程學(xué)院答辯日期:2013年6月授予學(xué)位單位:南昌航空大學(xué)I摘要AC313型直升機機身的主要材料為蜂窩夾層復(fù)合材料。蜂窩夾層復(fù)合材料常為多

2、層結(jié)構(gòu)且具有各向異性,在研究應(yīng)力損傷過程中,常規(guī)無損檢測方法難以對材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化進行監(jiān)測。聲發(fā)射檢測通過采集和處理在加載過程中材料發(fā)生的聲發(fā)射信號來評價材料內(nèi)部損傷的發(fā)展情況和破壞形式,進而預(yù)判材料的最終承載能力。本文選用美國物理聲學(xué)公司(PAC)生產(chǎn)的AEwin聲發(fā)射檢測儀對AC313型直升機構(gòu)件蜂窩夾層復(fù)合材料靜力壓縮過程進行監(jiān)測。利用Partran有限元軟件進行仿真,分析蜂窩夾層復(fù)合材料在加載過程中的應(yīng)力分布情況,根據(jù)仿真結(jié)果

3、分析加載過程中材料損傷過程。采用參數(shù)分析技術(shù)、波形分析技術(shù)以及聚類分析技術(shù)對聲發(fā)射信號進行特征提取。參數(shù)分析表明:在加載初期,聲發(fā)射信號上升時間、持續(xù)時間短,振鈴計數(shù)少,平均能量較低;在加載中期,信號上升時間、持續(xù)時間增加,平均能量有明顯增大;在加載后期,信號以大振鈴計數(shù)、大能量、大持續(xù)時間的信號為主。波形分析結(jié)果為:夾具摩擦和纖維摩擦?xí)r能量普遍偏低,且能量值較為平均,頻率處于低頻范圍,高頻信號較少;基體開裂和裂紋萌生時能量有所增長,頻

4、率處于低頻范圍,高頻信號增多;纖維斷裂時平均能量較大,頻率所處范圍較大且含有大量高頻信號。基于Kmeans聚類分析得到:整個壓縮加載過程中聲發(fā)射信號分為三類。分析三類信號的特征,聚類1信號存在于整個壓縮加載過程,為工裝夾具對試樣開始擠壓固定,與試樣發(fā)生摩擦,且隨著載荷的增加蜂窩夾層復(fù)合材料板內(nèi)部纖維發(fā)生摩擦。聚類2信號開始于加載中期,為蜂窩芯變形和分層損傷信號。聚類3信號出現(xiàn)于加載后期,為蜂窩夾層復(fù)合材料板纖維斷裂信號。本文得到蜂窩夾層

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