碳纖維復(fù)合材料孔隙率的超聲評價方法研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料性能優(yōu)越、成本較低，在航空、航天、汽車制造、核能等重要領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，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，急需對其孔隙含量（孔隙率）進(jìn)行可靠和準(zhǔn)確的無損評價。非線性超聲檢測技術(shù)是超聲無損檢測領(lǐng)域的研究前沿，其技術(shù)特點為碳纖維復(fù)合材料中孔隙含量的檢測提供一種新的方法。結(jié)合實

2、際需要和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，本文以熱壓成型的碳纖維單向增強復(fù)合材料為檢測對象，利用超聲衰減法和非線性超聲檢測方法對三種孔隙含量不同的試樣進(jìn)行了實驗，提取超聲檢測的特征參量，實現(xiàn)對碳纖維復(fù)合材料孔隙率大小的表征。
　　首先，基于傳統(tǒng)超聲檢測理論，采用超聲脈沖回波反射法，對碳纖維復(fù)合材料孔隙率區(qū)域進(jìn)行超聲信號采集和處理，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)和檢測目標(biāo)的關(guān)系，指出超聲非線性參數(shù)可以作為評價碳纖維復(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)的信號特點，基于有限振幅非線性超聲檢測方法，完成了非線性超聲檢測實驗系統(tǒng)的設(shè)計，并對檢測系統(tǒng)的性能進(jìn)行了驗證，從而保證檢測結(jié)果的可靠和有效性。
　　最后，應(yīng)用建立的非線性超聲檢測實驗系統(tǒng)，對碳纖維復(fù)合材料試樣進(jìn)行了檢測實驗。實驗結(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