碳纖維復(fù)合材料孔隙率的超聲評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料性能優(yōu)越、成本較低，在航空、航天、汽車(chē)制造、核能等重要領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，由于制備工藝、環(huán)境等原因，在碳纖維復(fù)合材料中或多或少存在一定數(shù)量的微小孔隙，然而微觀孔隙的大小及分布特征對(duì)構(gòu)件的力學(xué)性能有重大影響，其使用壽命大大降低。因此，為保證復(fù)合材料的安全使用，急需對(duì)其孔隙含量（孔隙率）進(jìn)行可靠和準(zhǔn)確的無(wú)損評(píng)價(jià)。非線性超聲檢測(cè)技術(shù)是超聲無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的研究前沿，其技術(shù)特點(diǎn)為碳纖維復(fù)合材料中孔隙含量的檢測(cè)提供一種新的方法。結(jié)合實(shí)

2、際需要和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，本文以熱壓成型的碳纖維單向增強(qiáng)復(fù)合材料為檢測(cè)對(duì)象，利用超聲衰減法和非線性超聲檢測(cè)方法對(duì)三種孔隙含量不同的試樣進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，提取超聲檢測(cè)的特征參量，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳纖維復(fù)合材料孔隙率大小的表征。
　　首先，基于傳統(tǒng)超聲檢測(cè)理論，采用超聲脈沖回波反射法，對(duì)碳纖維復(fù)合材料孔隙率區(qū)域進(jìn)行超聲信號(hào)采集和處理，從而提取超聲衰減系數(shù)。
　　其次，從非線性超聲波動(dòng)理論出發(fā)，介紹了重要的超聲非線性效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上討論了超聲非線性

3、參數(shù)和檢測(cè)目標(biāo)的關(guān)系，指出超聲非線性參數(shù)可以作為評(píng)價(jià)碳纖維復(fù)合材料孔隙率大小的特征參數(shù)。
　　然后，根據(jù)碳纖維復(fù)合材料超聲非線性響應(yīng)的信號(hào)特點(diǎn)，基于有限振幅非線性超聲檢測(cè)方法，完成了非線性超聲檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，從而保證檢測(cè)結(jié)果的可靠和有效性。
　　最后，應(yīng)用建立的非線性超聲檢測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)碳纖維復(fù)合材料試樣進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，超聲非線性系數(shù)能夠表征復(fù)合材料孔隙率的大小，為復(fù)合材料孔隙