APMOC/环氧复合材料层板破坏过程声发射特征

本文利用声发射测试技术,对APMOC/环氧复合材料各种铺层的单层板、层合板的损伤机理和破坏过程进行了详细的研究。结果表明,在不同的声发射信号参量特征与不同的损伤机理之间存在对应关系。声发射信号参量的变化过程能够描述层板的动态损伤过程,不同的声发射参量表征层板的不同损伤过程与机理。

APMOC／环氧复合材料层板破坏过程声发射特征

利用美国ＰＡＣ公司生产的ＳＰＡＲＴＡＮ型声发射仪，对高性能ＡＰＭＯＣ／环氧复合材料单层板、层合板的损伤机理与破坏过程进行了详细的研究，表征了不同铺向的单层板、层合板破坏过程的声发射参量特征，通过辅助验证实验，进一步揭示了ＡＰＭＯＣ／环氧复合材料层板不同破坏过程对应不同的声发射参量。

基于声发射检测的能量释放率预测多向复合材料层合板的分层机理

针对复合材料压力容器的损伤在线监测问题,利用应变能释放率对双悬臂梁标准试验过程中的复合材料分层损伤机理进行了研究。为此,制备了铺设角度分别为0°,30°,45°和60°的不同界面纤维取向24层玻璃/环氧复合材料层合板,利用声发射技术检测多向复合材料层合板的损伤机理(结合显微可视化技术),证实了应变能释放率可作为预测复合材料分层损伤的判据;发现声发射参量可以较早地预测层合板的损伤。由此,提出了一种通过声发射参数代替原本测量裂纹长度的计算方法来预测分层损伤的方法。结果表明,该方法与传统测量计算方法相比,可以更早地监测层合板的损伤。

电阻法诊断碳布/环氧树脂复合材料压缩损伤

采用电阻法与声发射技术研究了压缩载荷对不同规格的碳布/环氧树脂复合材料的影响,得出电阻法诊断复合材料压缩损伤的依据。试验结果表明,当受到压缩载荷作用时,碳布/环氧树脂复合材料中的导电网络会发生变化,从而引起复合材料电阻的变化。同时,复合材料的声发射能量会增加。当电阻变化幅度超过一定值时,则可诊断复合材料中存在压缩损伤。电阻法诊断复合材料压缩损伤能够提高复合材料的使用安全性能。

复合材料层合板低速冲击的声发射研究

利用声发射技术对复合材料层合板的低速冲击过程进行动态监测。结合冲击载荷时间历程曲线,对声发射波形的振幅和持续时间所表征的材料内部冲击损伤演化规律进行分析。并综合声发射的能量、幅值和频率等特征参数的散点关系图,归纳了高能损伤点的分布规律,给出了不同损伤模式的参数特征。结果表明:复合材料层合板在冲击过程中的损伤演化可以分为基体裂纹迅速扩展、基体裂纹沿层间扩展并产生分层、大量纤维断裂导致最终破坏3个阶段,其对应的主要损伤模式分别为基体开裂、层间分层和纤维断裂;在低速冲击损伤过程中,基体开裂的声发射事件少,能量低;分层的声发射事件较少,能量高;纤维断裂的声发射事件多,能量较高。

碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤及声发射特征分析

针对碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤问题,基于声发射技术分析不同损伤阶段的声发射信号特征。根据加载过程中时间–载荷曲线以及试样破坏断面微观形貌,将损伤过程分为三个阶段:初始损伤阶段主要产生少量基体开裂与纤维–基体界面脱粘,裂纹迅速扩展阶段开始产生纤维剪断以及失稳变形,平稳损伤阶段主要产生失稳变形以及分层裂纹扩展。结合声发射信号的振幅、振铃计数研究损伤过程,并基于小波变换进行损伤信号的时频分析,发现不同损伤类型可通过声发射振幅及频率特征有效识别。

环氧/玻纤复合材料弯曲损伤过程的声发射研究

采用声发射技术研究环氧树脂/玻璃纤维复合材料的弯曲损伤过程,并讨论了声发射特性及其与玻璃纤维含量的关系。

含孔复合材料层合板静拉伸损伤演化的实验和表征方法

为了深入探究复合材料层合板结构的损伤机理和损伤演化,应用声发射技术和图像相关技术同步实时监测含孔碳纤维复合材料层合板试样在静拉伸过程中的损伤演化。实验结果表明,试样表面应变场呈现局部化特征。对应变集中带在加载方向的应变值进行了统计分析,获得了应变场的特征统计量(标准差)随加载的演化模型。层合板损伤时产生声发射信号的峰值频率大小能够有效区分复合材料的损伤模式,由此,建立了基于损伤模式累积声发射数的损伤演化模型。通过对应变场演化模型和声发射损伤演化模型的分析,可以将复合材料的损伤演化分为损伤初始阶段、损伤平稳扩展期、损伤严重阶段三个部分。统计分析结果表明:在损伤严重阶段,基于声发射事件数的各种损伤的损伤变量和局部应变场标准差快速增长,因此局部应变场统计标准差可以作为后期局部损伤严重程度的识别指标。