简谐激励下复合材料加筋板的基体微裂纹损伤演化

研究了在简谐激励作用下复合材料加筋板基体微裂纹损伤的演化行为及其对加筋板动力特性的影响。基于平均微裂纹密度和断裂力学方法,建立了复合材料加筋板基体微裂纹演化的刚度退化准则。由于该准则考虑了载荷作用周期数的影响,从而能够更合理地分析周期性动载荷作用下基体微裂纹损伤演化规律。采用Mindlin一阶剪切理论和复合材料模态阻尼模型,建立了复合材料加筋板动力分析的有限元方法,研究了在简谐激励作用下,含分层损伤复合材料加筋板振动过程中诱发的基体微裂纹损伤的演化、刚度退化,频率折减和动力响应。

单晶叶片基体表面微裂纹成因分析

单晶高温合金是制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料,其优异性能主要来源于消除了与主应力轴垂直的晶界,而单晶材料中如果出现再结晶会显著降低其高温力学性能。为探究发动机单晶涡轮导向叶片试验后在叶身前缘下缘板R区产生裂纹的原因,利用视频显微镜、金相显微镜和扫描电镜等手段对裂纹截面组织进行宏、微观分析,明确了R区的宏观裂纹为抗氧化涂层裂纹,宏观裂纹附近的叶片基体存在由于叶片表面胞状再结晶晶界开裂所引起的微裂纹。结果表明:单晶叶片表面产生胞状再结晶主要与叶片抛光、吹砂等修整过程中引入的塑性变形及后续的钎焊工艺有关;抗氧化涂层的开裂促进了胞状晶晶界的开裂;通过对导向叶片的多个截面组织进行对比分析,发现高温能够加速胞状再结晶的晶界开裂。

基于Lamb波递归量化分析的复合材料裂纹损伤定征研究

以谐波激励下的不同损伤引起的结构非线性特性为基础,利用递归量化分析对复合材料的基体微裂纹损伤进行量化检测。以不同外载条件下产生的不同裂纹损伤的复合材料层合板为试验对象,对靠近损伤区域的路径中的Lamb波信号进行了递归图的分析绘制,在此基础上采用递归量化指数对各路信号包含的损伤信息进行了定量表征;为了达到对损伤统一表征的目的,以特征向量间的欧式距离作为损伤状态相对于无损状态的偏离程度,建立了统一损伤指数。分析结果表明该研究提出的统一损伤指数对复合材料基体微裂纹损伤具有较好的敏感性,并随损伤程度增加成良好的线性递增趋势,其为复合材料的基体微裂纹损伤定征提供了一个有效可行的方法与手段。