面向航空复合材料结构的激光超声无损检测技术 被引量：17

1

作者 裘进浩 张超 +1 位作者 季宏丽 陶翀骢 《航空制造技术》 2020年第19期14-23,共10页

针对层合形式含曲面的航空结构大面积检测难题,基于非接触式扫描的激光超声检测技术得到了广泛的研究与关注。该技术采用脉冲式激光激励结构中的超声波,获取超声波在检测区域内的传播数据,通过分析超声波传播特征参数的变化,实现结构损... 针对层合形式含曲面的航空结构大面积检测难题,基于非接触式扫描的激光超声检测技术得到了广泛的研究与关注。该技术采用脉冲式激光激励结构中的超声波,获取超声波在检测区域内的传播数据,通过分析超声波传播特征参数的变化,实现结构损伤和性能的评估。围绕使用日益广泛的航空复合材料结构,从结构脱粘损伤的识别、疲劳损伤累积的表征和疲劳剩余寿命的预测3个方面,介绍了激光超声检测技术的相关研究进展。首先,以层合结构为例,研究了脱粘损伤对超声波传播的影响,通过能量、波数等特征参数提取,实现了脱粘损伤成像;其次,研究了纤维增强复合材料中基体裂纹累积对超声波模态转换效应的影响规律,通过量化模态转换效应对基体裂纹密度进行表征;最后,建立了基于损伤形式的复合材料疲劳演化模型,采用贝叶斯模型平均和激光超声的波速测量,完成了剩余疲劳寿命的预测,为未来激光超声检测在航空复合材料中的应用提供了参考。 展开更多

关键词 激光超声 无损检测 复合材料 脱粘损伤 模态转换 疲劳寿命

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蜂窝夹层板结构中导波的传播特性及其脱粘损伤的检测 被引量：10

2

作者 彭博 税国双 汪越胜 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期140-147,共8页

利用有限元模型研究了蜂窝夹层板结构中导波的传播特性,并进行了蜂窝夹层板结构中蒙皮与蜂窝芯脱粘损伤检测的实验研究。建立了基于实际蜂窝夹层板结构的有限元模型,利用COMSOL Multiphysics软件模拟了导波在完好结构和含有脱粘损伤结... 利用有限元模型研究了蜂窝夹层板结构中导波的传播特性,并进行了蜂窝夹层板结构中蒙皮与蜂窝芯脱粘损伤检测的实验研究。建立了基于实际蜂窝夹层板结构的有限元模型,利用COMSOL Multiphysics软件模拟了导波在完好结构和含有脱粘损伤结构中的传播规律。结果表明,导波在蜂窝夹层板中传播时具有频散和多模态特性,可通过频散关系确定导波的各阶模态,且A0模态对脱粘损伤最敏感。采用压电片作为激励源,选取窄带脉冲作为激励信号激发导波,利用Polytec激光测振仪采集蜂窝夹层板中的导波信号。对信号进行小波变换,提取A0模态的幅值,并在此基础上通过损伤概率算法定位脱粘损伤的位置。结果表明,A0模态幅值可作为损伤检测的参数,且重构的脱粘损伤与实际的脱粘损伤位置吻合较好。 展开更多

关键词 蜂窝夹层板结构 超声导波 脱粘损伤 小波变换 损伤概率算法

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PBX装药弹体侵彻混凝土薄板的数值模拟 被引量：9

3

作者 张馨予 吴艳青 黄风雷 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期101-108,共8页

为探究浇注型高聚物粘结炸药(PBX)装药在弹体侵彻过程中的力学响应和损伤分布情况,将孔隙压塌损伤、炸药晶体破碎损伤和粘结剂脱粘三种损伤形式的演化规律引入粘弹性本构模型,拟合了浇注型PBX在不同温度下的低应变率至中高应变率的力学... 为探究浇注型高聚物粘结炸药(PBX)装药在弹体侵彻过程中的力学响应和损伤分布情况,将孔隙压塌损伤、炸药晶体破碎损伤和粘结剂脱粘三种损伤形式的演化规律引入粘弹性本构模型,拟合了浇注型PBX在不同温度下的低应变率至中高应变率的力学响应,利用动力有限元数值软件模拟了含装药弹体侵彻混凝土靶板中炸药的力学损伤响应,分析了炸药应力波的传播、压力分布和三种损伤分布及演化。结果表明,加载初期炸药装药的头部承受较大的压缩应力,当应力波传播至尾部反射回拉伸波时,由于弹体的惯性作用,装药尾部和壳体内表面发生撞击,迅速形成高压区,压力高至0.25 GPa,因此装药头部和尾部损伤较为严重,应作为重点防护区域。 展开更多

关键词 高聚物粘结炸药(PBX) 弹体侵彻 粘弹性模型 脱粘损伤 晶体破碎损伤

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复合材料T型加筋板筋条冲击损伤及冲击后压缩行为试验 被引量：8

4

作者 欧阳天 关志东 +2 位作者 谭日明 郑达 孙伟 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期2689-2697,共9页

本文研究了复合材料加筋板的筋条冲击损伤及冲击损伤对加筋板轴向压缩(CAI)行为的影响。针对T型单筋加筋板,通过落锤法从面板一侧对筋条进行5种能量水平的低速冲击。试验结果表明:冲击筋条产生的面板凹坑不易观察;当冲击能量低于筋条损... 本文研究了复合材料加筋板的筋条冲击损伤及冲击损伤对加筋板轴向压缩(CAI)行为的影响。针对T型单筋加筋板,通过落锤法从面板一侧对筋条进行5种能量水平的低速冲击。试验结果表明:冲击筋条产生的面板凹坑不易观察;当冲击能量低于筋条损伤门槛能量时,加筋板筋条无损伤出现,筋条-面板也不会发生脱粘;一旦冲击能量超过筋条损伤门槛能量,筋条的腹板会在弯曲拉伸应力作用下损伤,同时筋条-面板之间会出现严重脱粘。分别对完好和损伤试验件进行压缩试验,试验结果显示:低于门槛能量的冲击对加筋板的压缩屈曲载荷影响不大,同时只会略微降低失效载荷;而冲击造成筋条损伤后,筋条在压缩过程中会由于损伤扩展出现卸载;卸载后的筋条会对面板失去支撑,使面板的屈曲载荷降低,从而大幅地削弱加筋板的承载能力。 展开更多

关键词 复合材料 加筋板 筋条冲击 门槛能量 脱粘损伤 屈曲

原文传递

压电复合材料层合板弯曲变形及脱粘损伤的有限元分析 被引量：7

5

作者 周勇 王鑫伟 +1 位作者 孙亚飞 谈梅兰 《吉林大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期180-184,共5页

采用作者新近提出的四节点压电复合材料层合矩形板弯曲单元,对表面粘贴有压电驱动器的复合材料层合板在外加电场和外载荷作用下的弯曲变形进行了分析。通过与相关文献中结果的比较验证了程序的正确性和单元的有效性。研究了不同铺层形式... 采用作者新近提出的四节点压电复合材料层合矩形板弯曲单元,对表面粘贴有压电驱动器的复合材料层合板在外加电场和外载荷作用下的弯曲变形进行了分析。通过与相关文献中结果的比较验证了程序的正确性和单元的有效性。研究了不同铺层形式(特别是非均衡性)对层合板弯曲变形的影响规律,并分析了压电驱动器部分脱粘对驱动变形的影响规律。结果表明:驱动器的脱粘损伤对层合板的弯曲变形会产生较大的影响,甚至可能会导致压电驱动器驱动功能(形状控制)的失效。 展开更多

关键词 层合板 压电材料 有限单元 复合材料 脱粘损伤

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基于分布式光纤的蜂窝夹层结构脱粘损伤监测

6

作者 徐浩 王中枢 +4 位作者 马寅魏 李建乐 李腾腾 张松 武湛君 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期414-419,共6页

航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光... 航空航天蜂窝夹层结构服役环境恶劣,需要发展相应的结构健康监测技术以保证结构的安全运行。脱粘损伤因发生在内部胶层而难以监测,该文采用埋入胶层的分布式光纤传感器对蜂窝夹层结构脱粘损伤进行监测。在预埋损伤监测试验中采用高强光纤和边界浅槽的方式提高传感器存活效率,得到脱粘损伤应变特征。采用参数化建模方式对不同损伤位置进行大量有限元模拟,加入白噪声后得到含有脱粘损伤特征的13500组数据。将模拟数据代入卷积神经网络进行训练,训练后的网络对试验损伤数据的识别准确率达到98.84%。该方法能够识别20 mm^(2)脱粘损伤,同时定位平均误差小于4 mm。 展开更多

关键词 蜂窝夹层板 结构健康监测 脱粘损伤 分布式光纤 卷积神经网络

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基于主动监测系统的AR模型谱分析方法 被引量：2

7

作者 周晚林 王鑫伟 +1 位作者 袁慎芳 周晚林 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2003年第3期48-50,共3页

建立了用于驱动器激发响应信号分析的AR谱数学模型,并对面板峰窝复合材料结构的脱粘损伤进行了实例分析.结果表明,AR模型谱具有连续光滑易于提取损伤因子等特点,应用于主动监测信号的定量表征是非常有效的.

关键词 主动监测系统 AR模型谱 驱动器 损伤因子 定量表征 复合材料 脱粘损伤 信号分析技术

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复合材料梁结构损伤定位的无参考点互相关分析方法 被引量：3

8

作者 张慕宇 杨智春 +1 位作者 王乐 丁燕 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期166-169,共4页

改进了基于互相关函数的损伤检测方法,不需要定义参考点就可以对复合材料梁结构的损伤进行定位。首先采集完好结构各测点的两组加速度响应,一组作为参考响应,另一组作为其特征响应;当结构发生损伤后,采集损伤结构各测点加速度响应作为... 改进了基于互相关函数的损伤检测方法,不需要定义参考点就可以对复合材料梁结构的损伤进行定位。首先采集完好结构各测点的两组加速度响应,一组作为参考响应,另一组作为其特征响应;当结构发生损伤后,采集损伤结构各测点加速度响应作为其特征响应,分别计算完好结构及损伤结构的特征响应与参考响应间的互相关函数;以各测点响应互相关函数最大值在结构完好与损伤之间的相对变化作为损伤指标,对不同测点间的损伤指标进行差分处理,获得相应的损伤定位指标以定位损伤。针对蜂窝夹层复合材料梁单位置损伤和多位置损伤的损伤检测实验表明,该方法仅利用各测点在随机激励下的振动响应信号便可以准确定位损伤。 展开更多

关键词 损伤检测 复合材料结构 互相关函数 脱粘损伤 损伤定位

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湿热环境下含脱粘损伤蜂窝夹芯材料弯曲性能研究 被引量：2

9

作者 卢翔 曾琼芝 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第1期146-154,共9页

通过使用三明治夹芯等效理论将蜂窝芯层等效为均匀连续的实体单元,将湿热环境中的湿应力等效为热应力,建立湿热环境下的蜂窝夹芯材料本构方程,以改进Hashin准则与Besant准则作为蜂窝夹芯材料的失效判据,并通过编写VUMAT子程序实现。采用... 通过使用三明治夹芯等效理论将蜂窝芯层等效为均匀连续的实体单元,将湿热环境中的湿应力等效为热应力,建立湿热环境下的蜂窝夹芯材料本构方程,以改进Hashin准则与Besant准则作为蜂窝夹芯材料的失效判据,并通过编写VUMAT子程序实现。采用Cohesive单元模拟面板与芯层间的连接方式建立湿热环境下蜂窝夹芯板的有限元模型,研究湿热环境对蜂窝夹芯材料弯曲性能的影响。切除某些Cohesive区域模拟面板与芯层脱粘现象并计算脱粘损伤对材料性能的影响,对比边缘脱粘与内部脱粘研究脱粘位置对蜂窝夹芯材料弯曲性能的影响。结果表明湿热环境降低了材料的极限承载能力,脱粘现象会加速面板与芯层分离,脱粘位置影响材料的损伤扩展性能,降低材料的弯曲强度。 展开更多

关键词 湿热环境 脱粘损伤 脱粘位置 弯曲性能 蜂窝夹芯材料

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泡沫夹层板脱粘损伤的小波分析检测技术研究 被引量：2

10

作者 赵爱莹 余音 汪海 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2010年第4期37-41,共5页

研究了一种通过对结构的应变响应进行复高斯二维小波分析来有效识别泡沫夹层板脱粘损伤的检测方法。数值模拟了无损板和多种脱粘损伤情况下的泡沫夹层板在悬臂条件、正弦激励下的应变响应,对损伤前、后的应变响应用复高斯二维小波进行... 研究了一种通过对结构的应变响应进行复高斯二维小波分析来有效识别泡沫夹层板脱粘损伤的检测方法。数值模拟了无损板和多种脱粘损伤情况下的泡沫夹层板在悬臂条件、正弦激励下的应变响应,对损伤前、后的应变响应用复高斯二维小波进行小波变换,得出有损情况与无损情况下相应位置小波变换模极大值的差值,并用三维图表示出来。结果表明,相应位置小波变换模极大值的变化与脱粘损伤有很好的对应关系。小波变换模极大值变化量三维图中的峰值可有效表征脱粘损伤的位置和损伤程度。 展开更多

关键词 小波变换 泡沫夹层板 脱粘损伤 应变

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基于特征响应谱的防隔热构件脱粘损伤定位 被引量：1

11

作者 谢学多 揭小落 +2 位作者 毕京丹 刘文立 刘鸿亮 《强度与环境》 CSCD 2021年第1期57-63,共7页

飞行器防隔热构件多采用胶粘形式与冷结构连接,在严酷的飞行振动环境中易发生脱粘损伤,有必要利用地面环境试验考核其环境适应性,并在试验后及时判断结构健康状态。本文提出一种基于结构特征级扫描响应谱均方根偏差(Root Mean Square De... 飞行器防隔热构件多采用胶粘形式与冷结构连接,在严酷的飞行振动环境中易发生脱粘损伤,有必要利用地面环境试验考核其环境适应性,并在试验后及时判断结构健康状态。本文提出一种基于结构特征级扫描响应谱均方根偏差(Root Mean Square Deviation,RMSD)的损伤定位方法,可得到结构全部区域的损伤概率分布云图,实现结构损伤识别与定位。以一种防隔热材料构件为研究对象,在仿真分析和试验研究中应用该方法对结构的特征级扫描响应谱进行分析,实现了结构脱粘损伤识别与准确定位。 展开更多

关键词 防隔热构件 脱粘损伤 特征级扫描 损伤定位

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纳米颗粒复合材料细观损伤及本构关系研究

12

作者 卞立春 刘畅 +2 位作者 潘静 高明 郭久明 《材料科学》 2018年第4期355-366,共12页

本文基于细观力学方法,建立了包含基体和增强纳米颗粒的二相颗粒增强复合材料模型。假设颗粒分布于无限大基体内并且与基体完全粘结,这时纳米颗粒与基体均为复合材料中的异性夹杂。基于此模型,利用自洽法、等效夹杂法以及Mori-Tanaka方... 本文基于细观力学方法,建立了包含基体和增强纳米颗粒的二相颗粒增强复合材料模型。假设颗粒分布于无限大基体内并且与基体完全粘结,这时纳米颗粒与基体均为复合材料中的异性夹杂。基于此模型,利用自洽法、等效夹杂法以及Mori-Tanaka方法,推导出纳米颗粒复合材料在外部应力作用下各组分材料的本构关系表达式,并且,计算分析温度变化、颗粒形状以及颗粒体积分数之间的关系及对复合材料有效弹性模量的影响。 展开更多

关键词 复合材料 本构关系 脱粘损伤 热膨胀系数 有效弹性模量

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含韧性界面相的颗粒增强复合材料的损伤研究

13

作者 杨慧 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期735-741,共7页

基于增量损伤理论,提出一个可描述颗粒增强复合材料渐进式脱粘损伤、基体塑性变形及颗粒尺寸效应的本构模型。采用双夹杂模型将韧性界面相嵌入到增量损伤理论模型,用界面分离的能量平衡式来描述颗粒增强复合材料的渐进式脱粘损伤。该模... 基于增量损伤理论,提出一个可描述颗粒增强复合材料渐进式脱粘损伤、基体塑性变形及颗粒尺寸效应的本构模型。采用双夹杂模型将韧性界面相嵌入到增量损伤理论模型,用界面分离的能量平衡式来描述颗粒增强复合材料的渐进式脱粘损伤。该模型可研究颗粒尺寸效应和界面性能对复合材料应力-应变关系的影响,并可解释界面相对复合材料力学性能的颗粒尺寸效应的影响。 展开更多

关键词 颗粒增强复合材料 脆性界面相 有限元方法 脱粘损伤

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脱粘损伤对压缩载荷下夹芯复合材料L形节点承载能力的影响

14

作者 严仁军 郝传奇 谌伟 《船海工程》 北大核心 2019年第4期16-20,共5页

针对含有脱粘损伤的夹芯复合材料L形节点在压缩载荷下的承载能力问题,采用渐进失效分析和内聚力模形探讨脱粘损伤的位置、尺寸等因素对压缩载荷下的L形节点极限承载力的影响,结果表明,肘板上端的脱粘损伤相对于肘板中心的脱粘损伤对压... 针对含有脱粘损伤的夹芯复合材料L形节点在压缩载荷下的承载能力问题,采用渐进失效分析和内聚力模形探讨脱粘损伤的位置、尺寸等因素对压缩载荷下的L形节点极限承载力的影响,结果表明,肘板上端的脱粘损伤相对于肘板中心的脱粘损伤对压缩载荷下的承载能力影响更大,随着损伤尺寸的增大,肘板上端脱粘损伤的影响更明显。 展开更多

关键词 夹芯复合材料 L形节点 脱粘损伤 极限承载力

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航天器蜂窝夹层结构脱粘损伤的导波检测与成像方法 被引量：6

15

作者 高飞 姬鼎丞 +2 位作者 王军伟 綦磊 林京 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期57-63,共7页

针对蜂窝夹层复合材料航天器结构双侧的脱粘损伤辨识与成像问题,文章提出了单侧激励下的夹层结构超声导波信号溯源解析和脱粘损伤成像算法。经过有限元仿真和试验验证,结果表明:单侧激励下导波的传播机制受波长与厚度比影响显著。随着... 针对蜂窝夹层复合材料航天器结构双侧的脱粘损伤辨识与成像问题,文章提出了单侧激励下的夹层结构超声导波信号溯源解析和脱粘损伤成像算法。经过有限元仿真和试验验证,结果表明:单侧激励下导波的传播机制受波长与厚度比影响显著。随着导波波长的减小,面板中的导波测试信号中将出现由结构内部反射产生的尾波成分,直达波和尾波的信号特征差异可为辨识脱粘损伤内部位置提供依据。在此基础上,通过超声阵列传感器,基于多传感信息融合方法,可准确实现双侧损伤的溯源与成像,研究结果可为航天器蜂窝夹层结构的智能传感方法和健康监测方案设计提供参考。 展开更多

关键词 航天器 蜂窝夹层结构 超声导波 脱粘损伤检测

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含界面脱粘压电复合材料层合板的非线性动力稳定性分析 被引量：2

16

作者 冯世宁 陈浩然 叶林 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期193-198,共6页

基于Reddy提出的板高阶剪切变形简化理论,研究了含界面脱粘损伤压电复合材料层合板非线性动力稳定性问题。首先,建立了分层模型,推导了考虑几何非线性、阻尼效应、纵向惯性力和力-电耦合效应的Mathieu方程,并且给出了该方程解的解析表... 基于Reddy提出的板高阶剪切变形简化理论,研究了含界面脱粘损伤压电复合材料层合板非线性动力稳定性问题。首先,建立了分层模型,推导了考虑几何非线性、阻尼效应、纵向惯性力和力-电耦合效应的Mathieu方程,并且给出了该方程解的解析表达式。其次,通过典型算例讨论了界面脱粘损伤以及反馈控制力对该层合板动力不稳定区域、纵向、横向共振频率和最大"牵引"深度的影响。由典型算例讨论可知:随着层合板界面脱粘损伤的扩大,其动力稳定性能逐渐减弱,其中在损伤较小时,反馈控制力对智能结构几乎没有影响;而在损伤比较大的情况下,反馈控制力将能有效地减少动力不稳定区域重合面积。 展开更多

关键词 压电层合板 界面脱粘损伤 高阶剪切变形理论 动力稳定性 参数振动 牵引

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蜂窝夹层复合材料悬臂梁损伤检测的试验研究

17

作者 杨智春 党晓娟 谭光辉 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期205-210,共6页

进行了用互相关函数幅值向量(crosscorrelation function amplitude vector,CorV)和连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)联合检测损伤的试验研究。采用蜂窝夹层梁试件,在保证试件其它结构参数一致的情况下,分别人为制造了... 进行了用互相关函数幅值向量(crosscorrelation function amplitude vector,CorV)和连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)联合检测损伤的试验研究。采用蜂窝夹层梁试件,在保证试件其它结构参数一致的情况下,分别人为制造了不同位置的脱粘损伤。首先测试随机激励下完好结构和损伤结构的振动加速度响应,计算归一化的互相关函数幅值向量,再选取双正交小波函数分别对其进行连续小波变换,根据损伤前后小波系数的变化来检测结构的损伤状态,以小波系数差的模的最大的两个极大值作为损伤指标来进行损伤定位。该方法无需对结构建模,仅需获取结构损伤前后的时域振动响应信号。试验研究结果验证了用该文提出的联合检测方法检测蜂窝夹层复合材料结构损伤的有效性。 展开更多

关键词 蜂窝夹层复合材料结构 脱粘损伤损伤检测 互相关函数幅值向量 连续小波变换

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