碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的无损检测方法研究

本文介绍了碳纤维复合材料蜂窝夹层结构常见的内部缺陷,这些缺陷的存在将直接影响蜂窝结构的机械性能和工作性能,必须对其进行无损检测。利用超声脉冲反射法对其内部缺陷进行检测作了详细介绍,分别对复合材料蒙皮可能出现的分层、疏松和高空隙率缺陷及蒙皮与蜂窝夹芯之间界面的脱粘缺陷进行检测,对出现的波形进行分析,并判断波形产生的原因,认为超声脉冲反射法对碳纤维复合材料蜂窝夹层结构内部缺陷检测是一种行之有效的方法。

复合材料蜂窝夹层结构制件的超声可视化无损检测

针对复合材料蜂窝夹层结构制件的缺陷及结构特点,进行A-Scan超声检测和BScan、C-Scan超声检测方法试验,并通过超声成像检测表征复合材料蜂窝夹层结构的粘接品质,建立适用于复合材料蜂窝夹层结构的可视化超声成像检测方法和特征缺陷判别方法。结果表明,接触式超声反射检测法能有效、准确、直观地检测出脱黏类型缺陷。

板芯脱黏损伤对复合材料蜂窝夹层结构振动特性的影响

板芯界面脱黏是复合材料蜂窝夹层结构最常见的损伤,对其开展振动分析具有科学价值和工程意义。基于蜂窝芯材的细观构造,利用有限元软件ANSYS建立了复合材料蜂窝夹层结构的有限元模型,研究脱黏损伤的尺寸和位置对振动特性的影响。结果表明:脱黏损伤使蜂窝夹层结构的固有频率降低;损伤尺寸越大,固有频率越低;损伤位于结构中部时4阶固有频率最低,其余各阶固有频率随着损伤越接近固支端而越低;损伤尺寸和损伤位置对不同阶振动模态的影响程度不同。研究方法和结论为此类结构的损伤检测以及损伤容限设计与分析提供了必要的参考依据。

再生废旧纤维非织造布制造蜂窝夹层结构的设计

根据材料不同的平压破坏形式,通过对平压破坏方程的推导,对用再生废旧纤维制造的非织造布蜂窝夹层结构材料的结构设计进行了研究。依据非织造布的性能参数,通过计算得出了蜂壁厚度ts/蜂窝边长c为0.03时蜂窝夹层结构材料的理论平压强度最大,设计时非织造布蜂窝边长c与蜂壁厚度ts按满足ts/c=0.03条件取值均可。

基于蜂窝材料结构相似有限元模型的夹层结构抗爆炸冲击特性优化设计分析

根据蜂窝材料压缩力学理论,提出了一种蜂窝材料的结构相似有限元模型构建方法,并在蜂窝材料轴向压缩和夹层结构抗爆炸冲击2种分析工况下对结构相似模型计算分析的等效性进行了验证。结果表明,蜂窝材料的结构相似有限元模型不仅能够描述原蜂窝材料的宏观压缩力学特性,而且可以大幅地提高模型计算效率,为蜂窝材料夹层结构的抗爆炸冲击特性分析与设计优化提供条件。基于该结构相似有限元模型,以最小化蜂窝材料夹层结构的面密度为设计目标,利用自适应响应面方法对夹层结构的主要设计参数进行了优化,在结构的爆炸冲击响应速度峰值不增大的条件下提高了结构的轻量化水平。

蜂窝夹层复合材料悬臂梁损伤检测的试验研究

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。