AC313復(fù)合材料構(gòu)件加載中聲發(fā)射監(jiān)測(cè).pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號(hào)：TG115.28學(xué)號(hào)：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(cè)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)碩士研究生：劉斯以導(dǎo)師：鄔冠華教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科、專業(yè)：測(cè)試計(jì)量技術(shù)及儀器所在單位：測(cè)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(jī)機(jī)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(guò)程中，常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法難以對(duì)材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。聲發(fā)射檢測(cè)通過(guò)采集和處理在加載過(guò)程中材料發(fā)生的聲發(fā)射信號(hào)來(lái)評(píng)價(jià)材料內(nèi)部損傷的發(fā)展情況和破壞形式，進(jìn)而預(yù)判材料的最終承載能力。本文選用美國(guó)物理聲學(xué)公司(PAC)生產(chǎn)的AEwin聲發(fā)射檢測(cè)儀對(duì)AC313型直升機(jī)構(gòu)件蜂窩夾層復(fù)合材料靜力壓縮過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。利用Partran有限元軟件進(jìn)行仿真，分析蜂窩夾層復(fù)合材料在加載過(guò)程中的應(yīng)力分布情況，根據(jù)仿真結(jié)果

3、分析加載過(guò)程中材料損傷過(guò)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(duì)聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行特征提取。參數(shù)分析表明：在加載初期，聲發(fā)射信號(hào)上升時(shí)間、持續(xù)時(shí)間短，振鈴計(jì)數(shù)少，平均能量較低；在加載中期，信號(hào)上升時(shí)間、持續(xù)時(shí)間增加，平均能量有明顯增大；在加載后期，信號(hào)以大振鈴計(jì)數(shù)、大能量、大持續(xù)時(shí)間的信號(hào)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(hào)較少；基體開(kāi)裂和裂紋萌生時(shí)能量有所增長(zhǎng)，頻

4、率處于低頻范圍，高頻信號(hào)增多；纖維斷裂時(shí)平均能量較大，頻率所處范圍較大且含有大量高頻信號(hào)。基于Kmeans聚類分析得到：整個(gè)壓縮加載過(guò)程中聲發(fā)射信號(hào)分為三類。分析三類信號(hào)的特征，聚類1信號(hào)存在于整個(gè)壓縮加載過(guò)程，為工裝夾具對(duì)試樣開(kāi)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(hào)開(kāi)始于加載中期，為蜂窩芯變形和分層損傷信號(hào)。聚類3信號(hào)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(hào)。本文得到蜂窩夾層