FRP复合材料损伤的声发射特性研究

论文摘要

复合材料具有高比强度、高比模量、损伤容限高和性能可设计等优异特性,在许多工程领域得到广泛的应用,但是,复合材料在加工过程中极易产生疏松、裂纹、孔隙、界面结合不好等缺陷。服役过程中承受的载荷、机械损伤、疲劳、蠕变以及复杂环境等因素都会使复合材料因缺陷而产生损伤,严重的损伤会形成材料的整体破坏而造成重大经济损失。所以对于复合材料的损伤破坏和性能预测研究显得越来越重要。用声发射技术去研究FRP(玻璃纤维自增强塑料)复合材料拉伸过程中的损伤演化规律以及损伤类型是一种行之有效的手段,能清晰直观地反映材料的损伤特征。本文就是以FRP复合材料为研究对象,结合扫描电子显微镜技术等对FRP复合材料在拉伸载荷作用下的损伤机理进行研究,探讨了FRP复合材料拉伸断裂的几个阶段。并比较了几种典型铺设角度的复合材料的声发射特性和断裂机理,总结出纤维铺设角度与复合材料的拉伸强度以及拉伸断裂过程中的声发射特性之间的关系。复合材料的声发射信号复杂,且多为非稳态瞬变信号,传统的消噪方法难以达到理想的效果,采用小波消噪方法可以很好的解决这一问题。小波变换具有良好的降噪特性,可有效地除掉不利于分析的噪声信号,并且不会发生边缘泄露现象。同时采用时频分析方法有效地区分复合材料不同的损伤机制,对材料不同的损伤破坏进行鉴别。同时,此研究结果证明了为鉴别复合材料层合板的损伤破坏机制,声发射技术是一种可行而有效的工具。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 一、复合材料无损检测的重要意义
• 二、复合材料无损检测方法概述
• 三、本文的主要研究工作
• 第一章 复合材料声发射检测技术基础
• 1.1 复合材料声发射检测基本原理
• 1.2 声发射检测技术特点
• 1.3 复合材料声发射技术的研究与应用
• 1.4 声发射信号处理方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 FRP 复合材料拉伸实验研究
• 2.1 实验设计
• 2.1.1 实验装置
• 2.1.2 试件制作
• 2.1.3 传感器的选择
• 2.1.4 前置放大器的选择
• 2.1.5 PCI-2 声发射检测仪
• 2.1.6 检测系统参数设定
• 2.1.7 试件加载过程描述
• 2.2 FRP 复合材料拉伸力学性能分析
• 2.3 FRP 复合材料拉伸的宏观力学分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 FRP 复合材料拉伸的声发射特性研究
• 3.1 FRP 复合材料拉伸的声发射信号参数分析
• 3.2 不同纤维方向复合材料的声发射特性与断裂机理研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 FRP 复合材料声发射信号的小波降噪
• 4.1 声发射信号小波分析的小波基选取规则
• 4.2 FRP 复合材料声发射信号噪声分析
• 4.3 FRP 复合材料声发射信号的小波降噪及分析
• 4.4 基于小波变换的FRP 声发射信号特征频谱分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要