碳/芳混杂编织复合材料拉伸变形及损伤声发射监测

将碳/芳混杂纤维编织布按不同铺层方式制备复合材料层合板,并结合声发射(Acoustic Emission,简称"AE")和数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")方法互补技术,实时监测碳/芳混杂编织复合材料拉伸加载试验,研究复合材料拉伸过程的损伤演化。通过获取复合材料拉伸加载过程中的AE信号与表层位移场信息,分析碳/芳混杂编织复合材料损伤过程的AE特征响应行为与表层变形场变化。结果表明,碳/芳混杂编织复合材料碳纤维方向的幅值衰减比芳纶纤维方向的衰减缓慢。A类试件碳纤维方向加载时,复合材料拉伸强度最高;A类试件芳纶纤维方向加载时,复合材料韧性最好。B类复合材料试件的拉伸强度高于A类试件芳纶纤维方向加载强度值,韧性优于A类试件碳纤维方向加载的韧性。表层变形场信息清晰地反映了复合材料层合板变形与损伤破坏特征。AE与DIC方法互补技术为复合材料的无损检测、损伤评估和健康监测提供了有效途径。

碳纤维三维四向编织复合材料拉伸变形与损伤破坏行为

为研究碳纤维三维编织复合材料的拉伸变形、损伤和破坏行为,采用声发射(Acoustic Emission,简称"AE")与数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")互补技术,对碳纤维三维四向编织复合材料的声学衰减特性、拉伸变形与损伤破坏过程进行实时监测,动态获取对应的散斑图像与AE特征信号并进行相关计算和AE信号处理。结果表明:复合材料沿编织纱方向的衰减明显低于其他方向,断铅点与传感器的距离越远,衰减幅度越大;试件在加载前期,AE信号水平较低,位移场和应变场变化比较平稳,损伤累积阶段,AE相对能量逐渐升高,材料表现出明显的弹性变形特性,当载荷达到最大值时,拉伸方向和水平方向的位移和应变值均达到最大,试件失效断裂; AE与DIC综合检测与分析能较好地描述试件的损伤演化和破坏过程,为碳纤维三维编织复合材料的安全评价和健康监测提供借鉴。