基于Lamb导波的复合材料损伤检测及其断裂性能研究

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xtwjun
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文的主要研究工作是针对复合材料板提出基于Lamb导波的无损检测实验技术,将超声与导波技术结合起来,通过分析导波信号来检测板中存在的缺陷,实现了对典型航空工程结构中铝板及复合材料板中缺陷的检测与定位。此外,发展了动态焦散线法,研究了冲击载荷作用下复合材料的动态断裂机理,为新一代航空工程结构的健康检测、安全性评估以及寿命估计提供了实验依据。   基于Lamb导波理论,本文首次提出了针对大面积板材高效快速的多级定位损伤检测方法。该方法的基本思想是结合区域定位与准确定位的优点进行损伤定位。在板中布置PZT正四边形网格,利用中心PZT激励超声波信号,四个角点PZT接收信号,把从缺陷反射的Lamb波信号看作误差,计算与无缺陷信号的相对误差能量进行多级区域定位,快速确定损伤的存在以及存在区域。再针对正四边形网格单胞中四个角点PZT接收的超声波信号,采用互相关函数法或小波变换分析缺陷反射信号与健康信号的时间延迟,从而准确判定损伤位置。本文首先针对大铝板,采用相对误差能量法确定了损伤存在的区域,再在PZT网格单胞内通过缺陷反射信号与健康信号的互相关分析准确判断了损伤位置,验证了本文提出的损伤检测方法在各向同性材料板损伤检测中的有效性。本文进一步将该方法推广到复合材料板的损伤检测。基于单层板中刚度矩阵的转轴公式,得到了纤维增强复合材料板中导波的速度面方程。依据正交各向异性材料波速面方程,采用本文提出的多级损伤定位方法,对单向碳纤维增强复合材料板中的损伤进行检测,并利用小波变换分析缺陷反射信号与健康信号的时间延迟,确定了损伤位置。   在复合材料动态断裂性能的研究中,基于动态断裂力学理论,将焦散线的理论推广到正交各向异性动态混合型断裂问题的研究,并通过动态断裂实验得到了玻璃纤维增强复合材料动态断裂韧性以及裂纹扩展过程中应力强度因子的变化等重要参量。通过裂纹扩展路径以及材料动态断裂断面的观测,分析了不同加载方式下复合材料的断裂机理。结果表明焦散线法是研究复合材料动态断裂过程的有效手段,可以用来预测未来复杂航空结构的冲击损伤破坏。
其他文献
随着远程精确打击和军事力量投送需求的日益增长,一种针对紧急任务的高超声速滑翔飞行器得到长足发展。本文以高超声速滑翔飞行器作为对象,基于伪谱法和传统多目标分解方法研
大气对所有在其中传输的光波和光学过程都有着重要的影响,使在其中传输的光波的性能显著地变坏。而自适应光学技术是目前实际上可用的可以明显改善在大气中传输的光波性能的主
学位
爆炸作用下软黏土热流固耦合效应涉及渗流力学、土动力学、传热学等多个学科,影响因素多而复杂。爆炸后软黏土的物理、力学性质综合反映了爆炸过程固态、液态物质在温度场下的
本文给出了满足母小波函数“容许条件”的有限谱小波和有限谱导数小波。以这两种小波作为小波基函数,对正弦波的组合信号、带有扰动的分段信号、阶跃信号、线性调频信号以及实
配电系统处于电力系统的末端,直接与用户相连,是包括发电、输变电和配电在内的整个电力系统与用户联系,向用户供应电能和分配电能的重要环节。数据统计表明80%的用户停电故障
采用同一管线对不同品质油顺序输送是目前成品油输送的常用方法,不同牌号的油品之间通常会形成混油段,同时,输送过程中的过泵也常常对混油过程产生重要影响。因此,科学预测混油段
学位
我国的深海油气储备非常丰富,随着油气开发向深海进军,深海平台的设计和分析已成当前的主要问题。目前我国规划的开发范围主要在300米水深以内,而在水深大于300m情况下,张力腿平
学位
机组投入问题是现代电力系统编制发电计划的重要任务,对其进行优化具有显著的经济效益。因此,最优机组投入问题一直是一个很热门的研究课题。从数学上讲,机组投入问题是一个多约
多层流体的对流现象广泛存在于许多工业生产过程中,例如化学工程、空间技术和镀层技术等,在它们中最直接的应用就是微重力下液体覆盖晶体生长技术。研究这些带有界面的流体对流
学位
本文针对超燃冲压发动机再生冷却系统的运行条件,实验研究了大庆RP-3煤油过压液态、超临界态和热裂解态的流动和传热特性,目的在于研究RP-3煤油在各种工况下的流动参数变化以及
学位