复合材料损伤研究现状

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纤维复合材料的力学性能与损伤分析

纤维复合材料的力学性能与损伤分析

纤维复合材料的力学性能与损伤分析纤维复合材料是一种由纤维和基体共同构成的材料,具有轻质、高强度和优异的耐腐蚀性能。

在不同的应用领域中,纤维复合材料的力学性能和损伤分析是非常重要的研究方向。

本文将对纤维复合材料的力学性能和损伤分析进行讨论。

一、纤维复合材料的力学性能1. 弹性模量纤维复合材料的弹性模量是衡量其刚度的重要指标。

由于其内部纤维与基体之间的相互作用,纤维复合材料的弹性模量通常高于传统金属材料。

弹性模量的高低决定了纤维复合材料的应用范围和承载能力。

2. 屈服强度和抗拉强度纤维复合材料的屈服强度和抗拉强度是其抗拉性能的重要指标。

纤维复合材料的屈服强度通常取决于纤维和基体的性质以及它们之间的结合方式。

在不同应力下,纤维复合材料的抗拉性能可以通过实验测试来评估。

3. 疲劳性能纤维复合材料的疲劳性能是其在长期循环加载下的耐久性能。

由于纤维和基体之间的界面不稳定性,纤维复合材料在循环加载下容易产生微裂纹和损伤,从而影响其疲劳寿命。

因此,疲劳性能的评估对于纤维复合材料在实际应用中的可靠性至关重要。

二、纤维复合材料的损伤分析1. 断裂行为纤维复合材料的断裂行为是产生损伤的重要因素。

纤维复合材料的断裂机制通常可分为纤维断裂、基体断裂和界面断裂三种类型。

通过分析纤维复合材料的断裂行为,可以了解材料在拉伸、剪切和弯曲等不同加载情况下的损伤机制。

2. 微观损伤纤维复合材料在受力时,会产生一些微观级别的损伤,如纤维断裂、基体裂纹和界面剥离等。

通过检测和观察这些微观损伤,可以了解材料在不同加载状态下的损伤演化过程,并为材料的优化提供指导。

3. 损伤识别与监测纤维复合材料的损伤识别与监测是为了实时监测材料的损伤状态,以及提前预警材料的损伤发展情况。

通过使用各种非破坏性检测技术,如声发射、热成像和超声波等,可以实现对纤维复合材料损伤的精确定位和实时监测。

总结:纤维复合材料的力学性能和损伤分析是其性能评估和工程应用中的重要内容。

复合材料技术的研究现状与发展趋势

复合材料技术的研究现状与发展趋势

复合材料技术的研究现状与发展趋势复合材料技术在过去几十年中有了较大的发展,创造了大量的应用场景,也极大地推动了相关行业的进步。

本文将从研究现状以及未来的发展趋势两个方面来探讨复合材料技术的发展。

一、研究现状1.复合材料的定义复合材料是指将两种或两种以上不同材料结合在一起所形成的材料,通过对其进行复合,可以有效提高其力学性能和其他性能指标。

2.制造复合材料的方法目前制造复合材料的方法有很多种,其中最常见的方法是:手工铺层法、机器成型、自动复合机材法、自动纺织机法等。

每种方法都有其特点和适用范围。

3.复合材料的应用复合材料的应用领域非常广泛,如航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。

例如,碳纤维复合材料被广泛应用于航空领域中,可以制作轻量化的飞行器部件,如机翼、尾翼、机身等。

4.复合材料的优缺点复合材料具有较高的强度、刚度和韧性,同时还具有重量轻、易成型、良好的耐腐蚀性等优点,因此得到了广泛的应用。

但是,相对于传统材料来说,复合材料的成本较高,并且其开发和制造过程中还存在一些技术难点。

二、发展趋势1.材料的多样化和复合材料的集成在未来的发展趋势中,复合材料材料的多样化和复合材料的集成将是其中的关键点。

由于不同的材料具有不同的特性,因此它们可以用于不同的应用领域。

例如,钛合金和钢可以用于制造大型飞行器,而纤维素和树脂可以用于制造家具和纸质制品。

2.制造过程的自动化和数字化制造过程的自动化和数字化也是未来发展的重要方向。

通过在制造过程中引入自动化和数字化技术,如3D打印技术,可以提高制造效率和质量,同时降低成本。

3.绿色复合材料的开发随着环保意识的不断提高,绿色复合材料的开发也将成为一个重要的方向。

目前已有一些绿色复合材料得到了广泛应用,如生物基复合材料和可降解的聚酯复合材料等。

这些材料既具有较高的性能,又能够快速降解,并对环境产生较小的污染。

4.应用领域的扩大未来,复合材料的应用领域也将不断扩大。

例如,目前一些复合材料已经被用于制造电池、太阳能电池板和医疗器械等领域。

复合材料破损模式及损伤评估方法研究

复合材料破损模式及损伤评估方法研究

复合材料破损模式及损伤评估方法研究复合材料作为目前发展最快的结构材料之一,其广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、建筑和体育器材等领域。

其轻便、强度高、抗腐蚀等特性受到人们的青睐,但同时也存在着不易损伤检测和修复难的问题。

因此,破损模式和损伤评估方法的研究对复合材料的应用和发展有着重要的意义。

一、复合材料破损模式分析1. 纵向破裂纵向破裂指的是工程承受纵向载荷时,纤维沿纵向方向产生拉伸破裂的现象。

这种破损模式通常发生在直角或圆形截面的薄壁复合材料构件中。

2. 层间剥离层间剥离是指复合材料中不同层之间由于应力集中或者其它因素导致的剥离现象。

这种损伤可能在第一层或者在中间层发生,在非对称复合材料构件中表现得更为明显。

3. 面内剪切面内剪切是指在载荷作用下,双向纤维绕组或多向针织复合材料中发生的层间滑移现象。

这种损伤模式容易在双向和针织复合材料中出现。

4. 晶格破坏在一些高强度高温复合材料中,由于材料长时间的受热膨胀和收缩等因素,会产生晶格结构的临界结构转换和断裂,这种破损模式可能导致材料的劣化和性能降低。

二、复合材料损伤评估方法1. 红外成像红外成像技术是利用红外光谱的成像方式,来检测材料内部的热量分布、热辐射和热传输特性,以预测材料中的粘结、裂纹、孔洞和表面腐蚀等损伤程度。

2. 声发射检测声发射检测是利用材料的声学反射和回声特性,通过记录声波传播的时间、波形、频率和幅度来识别并评估材料损伤程度和剥离程度,以提供损伤评估和修复指导。

3. 超声波检测超声波检测是利用声波传播在材料内部的特性,通过检测声波的时间、波形、频率和幅度等参数,来避免材料表面的干扰,对材料内部的损伤程度进行评估和定位。

4. X射线检测X射线检测是利用电磁波的透射能力,对材料内部的非均匀结构进行检测和成像。

对材料中的异常区域、孔洞、裂缝、层间剥离、残余应力等缺陷进行识别和定位。

三、结论复合材料在应用过程中容易发生各种各样的损伤,这些损伤对于材料性能的损害和材料寿命的缩短都有着直接的影响。

国内外复合管材的研究现状

国内外复合管材的研究现状

国内外复合管材的研究现状全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:国内外复合管材是一种具有多种优秀性能的新型管材,其由不同材料的层间结构构成,各层材料之间通过粘结剂或者机械锁合等方式进行连接。

复合管材的研究与应用在水利、石油化工、建筑等领域具有广泛的应用前景。

本文将对国内外复合管材的研究现状进行详细介绍。

一、国内复合管材研究现状在国内,复合管材的研究开始较晚,但近年来得到了飞速发展。

目前,国内研究机构和企业在复合管材领域的研究涉及到材料的选择、结构设计、制备工艺等多个方面。

在复合材料的选择方面,国内研究机构主要关注于炭纤维、玻璃纤维、碳纳米管等高强度材料的应用,以及聚合物、金属等基体材料的选择。

在结构设计方面,国内研究机构尝试不同的层间结构与连接方式,以提高管材的性能。

在制备工艺方面,国内研究机构致力于开发新的管材生产工艺,以提高管材的生产效率和质量。

三、国内外复合管材的应用前景国内外复合管材具有优异的性能,如高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点,适用于各种领域的管道输送和结构支撑。

在水利工程领域,复合管材能够提高管道输送效率,减少管道堵塞和泄漏问题;在石油化工领域,复合管材能够提高管道的耐化学腐蚀性能,延长管道的使用寿命;在建筑领域,复合管材能够降低结构的重量,提高结构的抗震性能。

国内外复合管材的研究现状处于快速发展阶段,未来将有更广泛的应用前景。

随着先进的材料与制备技术的不断推进,复合管材将在各个领域展现出更大的潜力和应用价值。

希望国内外研究机构和企业能够共同努力,加快复合管材领域的研究与开发,推动管材领域的创新与发展。

第二篇示例:国内外复合管材的研究现状复合管材是由两种或两种以上不同材料组成的管材,具有优良的综合性能,广泛应用于管道输送、建筑工程、汽车制造等领域。

随着科技的发展和材料工艺的进步,复合管材在国内外的研究和应用也取得了长足的进步。

在国内,复合管材的研究主要集中在材料的组合和工艺的改进上。

目前,广泛应用的复合管材主要有玻璃钢管、碳纤维管、聚乙烯复合管等。

含损伤复合材料壁板承载能力的试验与仿真模拟现状

含损伤复合材料壁板承载能力的试验与仿真模拟现状

含损伤复合材料壁板承载能力的试验与仿真模拟现状倪迎鸽1,邹鹏2*,毕雪2(1.西安航空学院飞行器学院,西安710077; 2.中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳实验室,西安710065)摘要:复合材料加筋壁板由于其薄壁、承载效率高的特点而在现代飞机中得到了广泛应用,但在制造和使用过程中不可避免地会遭受低速冲击而产生损伤。

因此,解决含损伤复合材料加筋壁板的承载能力预测问题成为保证复合材料飞机结构使用安全的重要问题。

本文从试验和仿真模拟两方面,对复合材料加筋壁板的承载能力进行了归纳总结。

在试验研究中分析了四种典型的冲击后加载试验形式,包括冲击后压缩、冲击后压缩疲劳、冲击后剪切以及冲击后剪切疲劳。

同时从加筋壁板的建模方法、损伤的建模方法、损伤判据和性能退化方法等四个方面对承载能力预测进行了汇总分析,并指出了目前利用仿真模拟手段进行承载能力预测中存在的问题,以期为复合材料加筋壁板承载能力预测的进一步研究提供有益参考。

关键词:复合材料;加筋壁板;损伤;承载能力中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:2096-8000(2020)10-0110-121引言复合材料加筋壁板由于重量轻、结构承载效率高、止裂性能好等优点,在现代飞机中得到了广泛应用。

该结构主要由蒙皮、长桁、缘条以及连接角片等结构组成,被广泛应用于飞机机翼、尾翼的翼面以及机身上,是一种典型的薄壁结构。

当面内压缩、剪切、弯曲载荷作用于加筋壁板时,该结构常见的失效模式为屈曲失稳。

失稳后结构尽管会有局部损伤扩展,但是仍然具有一定的承载能力,其承载能力可能会大于屈曲载荷,即后屈曲强度,该强度很可能远大于初始屈曲载荷。

目前为了确保结构安全,飞机设计中很少采用后屈曲设计概念,但是随着现代飞机设计理念的提升,充分利用结构的后屈曲能力成为一种趋势。

需要对加筋壁板进行稳定性分析,获得其屈曲与后屈曲过程中的损伤机理与承载能力。

随着复合材料加筋壁板受面内载荷的逐步增大,局部屈曲首先发生在蒙皮上,而筋条没有明显变化,其作用主要是隔波,但是随着载荷的增加,由于筋条和蒙皮之间的刚度差异以及较弱的界面强度,会出现界面脱粘,尤其是在长桁与蒙皮界面有初始缺陷的情况下,脱粘更容易发生,导致筋条的隔波减弱,使得加筋板的后屈曲承载能力下降。

复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究

复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究

复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究是一个重要的领域,它对于提高复合材料的使用性能和延长其使用寿命具有重要意义。

本文将从损伤形成机制、损伤评估方法以及断裂行为研究等方面进行介绍。

首先,复合材料层合结构的损伤形成机制是研究的重点之一。

复合材料由纤维增强体和基体组成,其在受力过程中容易出现纤维断裂、界面剥离、基体开裂等损伤形式。

纤维断裂是指纤维在受力过程中发生断裂,通常是由于纤维内部存在的缺陷或者纤维与基体之间的界面粘结强度不足所引起的。

界面剥离是指纤维与基体之间的粘结强度不足,导致纤维与基体之间发生剥离现象。

基体开裂是指基体材料在受力过程中发生开裂,通常是由于基体材料的强度不足或者存在的缺陷所引起的。

其次,损伤评估方法是研究复合材料层合结构的损伤与断裂行为的重要手段。

常用的损伤评估方法包括非破坏性检测方法和破坏性检测方法。

非破坏性检测方法主要包括超声波检测、红外热像检测、电磁波检测等,它们可以通过检测材料内部的损伤情况来评估材料的损伤程度。

破坏性检测方法主要包括拉伸试验、剪切试验、冲击试验等,它们可以通过对材料进行破坏性加载来评估材料的断裂强度和断裂韧性等性能。

最后,断裂行为研究是研究复合材料层合结构的损伤与断裂行为的关键内容之一。

复合材料在受力过程中常常出现断裂现象,断裂行为的研究可以帮助我们了解复合材料的断裂机制和断裂特性。

常用的断裂行为研究方法包括断口形貌观察、断口扫描电镜分析、断裂力学模型建立等。

通过对断口形貌的观察和分析,可以了解复合材料的断裂模式和断裂机制。

通过断裂力学模型的建立,可以预测复合材料的断裂强度和断裂韧性等性能。

总之,复合材料层合结构的损伤与断裂行为研究对于提高复合材料的使用性能和延长其使用寿命具有重要意义。

通过研究损伤形成机制、损伤评估方法以及断裂行为,可以为复合材料的设计和应用提供科学依据,并为复合材料的性能优化和改进提供技术支持。

金属损伤复合材料胶接修补技术的国内研究现状

金属损伤复合材料胶接修补技术的国内研究现状

金属损伤复合材料胶接修补技术的国内研究现状∗郝建滨;穆志韬;李旭东【摘要】复合材料胶接修补技术是一项经济有效的结构修理技术,国内对其经过30余年的研究,取得了一定的进展。

本文结合时间先后顺序,详细论述了国内在这方面取得的成果,并总结了该项技术的特点,指出了研究者的关注热点;最后,通过比较国内外的差距,对国内该项技术未来的发展趋势进行了展望。

%Bonded composite repair technology has been proved to be very economical and effective in extending the serv-ice life of metallic structure.During the 30 years development,the technology obtained the certain development after thirty years of research.According to the time order,the paper discussed the achievements in the domestic,and summarized the technical features,analyzed the points of interests.At last,further research direction was discussed.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P122-125)【关键词】金属损伤;复合材料胶接;技术特点;研究方向【作者】郝建滨;穆志韬;李旭东【作者单位】海军航空工程学院青岛校区,山东青岛 266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛 266041;海军航空工程学院青岛校区,山东青岛 266041【正文语种】中文【中图分类】TG171;V252复合材料胶接修补技术是一种采用复合材料补片对金属损伤结构进行胶接修补,以恢复结构使用功能和寿命的技术。

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要

国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要碳纤维复合材料是一种具有很高强度和轻质化特性的新型材料。

它由碳纤维和树脂等基质材料组成,具有优异的力学性能和低密度,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。

本文将对国内外碳纤维复合材料的现状以及研究开发方向进行概述。

首先,国内外碳纤维复合材料的现状可以概括为以下几个方面。

一是碳纤维复合材料在航空航天领域的应用。

由于碳纤维复合材料具有高强度、低密度和热稳定性等特点,被广泛应用于航空航天领域,如飞机机体、发动机和燃气涡轮等部件。

二是碳纤维复合材料在汽车领域的应用。

汽车制造商越来越倾向于采用碳纤维复合材料制作汽车车身和结构件,以提高汽车的燃油效率和减轻车重,提高车辆的性能。

三是碳纤维复合材料在体育器材领域的应用。

碳纤维复合材料制作的高级运动器材,如高尔夫球杆、网球拍和自行车等,具有很高的刚性和强度,能够提高运动员的表现水平。

四是碳纤维复合材料在船舶领域的应用。

船舶结构件的重量和强度对于船舶的性能至关重要。

碳纤维复合材料具有高强度和轻质化特性,因此被广泛应用于船舶制造,可以提高船舶的性能和节能减排。

接下来,本文将重点讨论国内外碳纤维复合材料的研究开发方向。

一是开发新型碳纤维原料。

目前,市场上主要使用的碳纤维原料是聚丙烯腈纤维。

研究人员正在开发新型纤维原料,如石墨烯、纳米碳纤维等,以提高碳纤维的力学性能和热稳定性。

二是改善碳纤维与基质材料的界面粘结性能。

碳纤维与树脂等基质材料的界面粘结性能对复合材料的力学性能和耐久性影响很大。

研究人员正在探索提高界面粘结性能的方法,如表面改性和介入增韧等。

三是提高碳纤维复合材料的制备工艺。

制备工艺是影响碳纤维复合材料质量的关键因素之一、研究人员正在开发新的制备工艺,如预浸法、纺丝法和层合法等,以提高复合材料的力学性能和制造效率。

四是研究碳纤维复合材料的寿命与损伤机理。

碳纤维复合材料容易受到外界环境和应力加载的影响,会出现疲劳和损伤现象。

软物质复合材料研究现状与展望

软物质复合材料研究现状与展望

软物质复合材料研究现状与展望随着科技的不断进步,材料科学也在不断发展。

其中,软物质复合材料在材料科学领域中扮演着重要的角色。

软物质复合材料是业界公认的一种具有广泛应用前景的材料,在电子、能源、医学等领域都有着广泛的应用。

本文将着重介绍软物质复合材料的研究现状和未来的发展方向。

一、软物质复合材料的定义和分类软物质复合材料是指由两种或两种以上不同材料组成的复合材料,其中至少一种材料是可变形的软物质。

软物质在材料中扮演着重要的角色,可以使复合材料具有可逆形变、高柔软度、可控粘性等性质。

根据不同材料的组合方式和材料性质的不同,软物质复合材料可以分为多种类型,如聚合物复合材料、高分子凝胶复合材料、碳纳米管复合材料等。

二、软物质复合材料的研究现状1.电子领域中的应用在电子领域中,软物质复合材料的应用主要集中在柔性电子领域。

柔性电子技术是指使用柔性材料制造电子器件,如可弯曲显示屏、可穿戴设备、智能银行卡等。

软物质复合材料可以使柔性电子具有更好的柔性、可变形性以及可控粘性等性质,从而实现更高的可靠性和性能。

2.能源领域中的应用在能源领域中,软物质复合材料主要应用于柔性太阳能电池和柔性储能电池等方面。

软物质复合材料可以使太阳能电池和储能电池更加柔性、轻便,从而使其更容易携带和使用。

同时,软物质复合材料还可以提高电池的能量密度和循环寿命,从而实现更高的能源利用效率。

3.医学领域中的应用在医学领域中,软物质复合材料主要应用于人工智能软体机器人、智能药物释放器等方面。

软物质复合材料可以使机器人更加可控、敏感,从而更好地模拟人类肌肉和骨骼运动。

同时,在智能药物释放器方面,软物质复合材料可以使药物的释放更加可控和精确,从而实现更好的医疗效果。

三、软物质复合材料的未来展望未来,软物质复合材料将会越来越广泛地应用于各个领域。

随着柔性电子、可穿戴设备等技术的不断发展,软物质复合材料的应用也将越来越广泛。

同时,随着能源、环保等问题的不断凸显,软物质复合材料在能源储存、新能源开发等方面也将发挥越来越重要的作用。

复合材料结构稳定性及损伤机制研究

复合材料结构稳定性及损伤机制研究

复合材料结构稳定性及损伤机制研究一、引言复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀、高温、抗疲劳和抗冲击等特点,因此被广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。

然而,复合材料的结构稳定性和损伤机制一直是制约其应用的主要因素之一。

本文旨在介绍复合材料结构稳定性和损伤机制的研究现状,以期提供参考和启示。

二、复合材料的结构稳定性研究1. 基本原理复合材料的结构稳定性表现为其对外部荷载的承载能力,是指该材料在外界作用下保持原有形状的能力。

首先,大约50%的复合材料结构失效是与稳定性相关的,其次,由于复合材料对外部环境的敏感性,其出现形变和大幅度活动的可能性较高。

因此,结构的稳定性对于提高复合材料的性能和使用寿命非常重要。

2. 研究方法在复合材料的结构稳定性研究中,主要采用有限元法和试验相结合的方法。

首先,将复合材料的结构建模为需要进行分析的对象。

然后,对所建立的模型应用施加荷载条件。

接下来,利用有限元方法进行数值分析,以计算该结构的应力值、应变、变形等物理量。

根据计算结果,可以对复合材料结构的稳定性进行评估。

试验方法可以通过悬挂加荷、弯曲、剪切和拉伸等不同荷载方式实现。

首先,通过制作试样,将所调制的复合材料结构进行实验,以获得与众不同的负载荷载数据。

根据试验数据,可以对复合材料结构的稳定性进行严格的评估和验证。

3. 结构稳定性影响因素(1)材料性质复合材料的组成和性质直接影响其结构稳定性。

不同的复合材料具有不同的组成和结构,因此其稳定性也有所差异。

(2)几何形状复合材料结构的几何形状对其稳定性影响很大。

例如,长条形构件会发生挠曲,圆形构件会发生扭曲。

(3)工艺影响复合材料制造工艺对其稳定性影响极大。

如压入工艺、固化过程中的收缩等,均会影响该材料结构的稳定性。

4. 结构稳定性改进方法提高复合材料的结构稳定性的方法包括以下几个方面:(1)加强材料界面的粘结:增强复合材料的界面粘结是提高复合材料结构稳定性的重要手段之一。

复合材料在航空航天领域的研究现状

复合材料在航空航天领域的研究现状

复合材料在航空航天领域的研究现状在当今的航空航天领域,复合材料凭借其优异的性能,已经成为不可或缺的重要材料。

它们的应用不仅减轻了飞行器的重量,提高了飞行性能,还为航空航天技术的发展带来了新的突破。

复合材料具有许多独特的性能优势。

首先,它们具有高强度和高刚度,相比传统金属材料,能够在相同重量下提供更出色的力学性能。

这对于减轻飞行器的结构重量,提高燃油效率和飞行里程具有重要意义。

其次,复合材料具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能,能够在恶劣的环境条件下保持稳定的性能。

再者,它们还具有良好的可设计性,可以根据不同的需求定制出具有特定性能的材料。

在航空领域,复合材料的应用范围越来越广泛。

飞机的机身、机翼、尾翼等主要结构部件都开始大量采用复合材料。

例如,波音 787 飞机的机身结构中,复合材料的使用比例高达 50%以上。

这不仅减轻了飞机的重量,还降低了运营成本,提高了飞机的经济性和环保性能。

在机翼方面,复合材料的应用可以改善机翼的气动性能,减少阻力,提高飞行效率。

此外,飞机的内饰部件,如座椅、行李架等也逐渐采用复合材料,以减轻重量和提高舒适性。

在航天领域,复合材料同样发挥着重要作用。

航天器在太空环境中面临着极端的温度、辐射和真空等条件,对材料的性能要求极高。

复合材料的耐高温、耐辐射和轻质高强等特性使其成为制造航天器结构的理想材料。

例如,卫星的天线、太阳能电池板支架等部件通常采用复合材料制造。

在火箭领域,复合材料用于制造火箭的发动机壳体、喷管等关键部件,能够提高火箭的推力和可靠性。

然而,复合材料在航空航天领域的应用也面临着一些挑战。

首先,复合材料的成本相对较高,这限制了其在一些领域的广泛应用。

为了降低成本,需要不断改进生产工艺和提高生产效率。

其次,复合材料的损伤检测和修复技术还不够成熟。

由于复合材料的结构复杂,一旦出现损伤,检测和修复难度较大。

因此,需要发展更加有效的检测手段和修复技术,以确保飞行器的安全运行。

再者,复合材料的性能在长期使用过程中可能会发生变化,例如老化、疲劳等。

基于神经网络的复合材料损伤识别技术研究

基于神经网络的复合材料损伤识别技术研究

基于神经网络的复合材料损伤识别技术研究随着科技的发展,复合材料的应用越来越广泛。

但是由于材料的复杂性和使用环境的复杂性,复合材料往往容易遭受损伤,影响材料的使用寿命和性能。

因此,如何快速准确地识别复合材料的损伤,成为了研究的热点之一。

在这个背景下,基于神经网络的复合材料损伤识别技术应运而生。

一、神经网络入门神经网络是一种数学模型,它可以通过学习大量数据来实现特定任务。

神经网络模拟了人类的神经系统,具有学习能力、通用性、自适应性等特点,能够模拟人类的感知、思维和决策能力。

近年来,随着计算能力的提升和数据量的增加,神经网络在各个领域都得到了广泛应用。

二、复合材料损伤识别技术复合材料的损伤种类多样,常见的损伤包括裂纹、疲劳、层间剪切等。

传统的损伤识别方法往往需要专业知识和经验,识别准确率较低。

而基于神经网络的损伤识别技术则可以通过学习大量的数据,判断材料的损伤情况,识别准确率较高。

基于神经网络的复合材料损伤识别技术通常分为三个步骤:数据采集、模型建立和损伤识别。

首先,需要采集材料损伤前后的数据,如声发射信号、电阻率等。

然后,利用神经网络模型进行训练,学习数据之间的联系和规律。

最后,通过识别模型对新的数据进行识别和分类。

三、优势和应用基于神经网络的复合材料损伤识别技术具有以下优点:1. 非线性映射能力:神经网络能够对非线性数据进行映射,适用于复杂的损伤情况。

2. 自适应性:神经网络可以通过不断学习适应新的数据和环境变化。

3. 高精度:由于神经网络拥有较强的泛化能力,可以对未知数据进行较高的识别准确率。

基于神经网络的复合材料损伤识别技术可以广泛应用于航空航天、能源、交通、建筑等领域。

例如,可以通过监测桥梁、风力发电机叶片等结构的损伤情况,提前预防和处理可能的事故和故障。

同时,该技术还可以优化材料设计和制造流程,提高材料的可靠性和性能。

四、挑战和展望尽管基于神经网络的复合材料损伤识别技术具有很多优点,但是仍然存在一些挑战和限制。

复合材料挖补修理技术研究现状与发展趋势

复合材料挖补修理技术研究现状与发展趋势

复合材料挖补修理技术研究现状与发展趋势复合材料挖补修理技术研究现状与发展趋势1. 前言在现代工程应用中,复合材料的应用越来越广泛,其具有轻质、高强度和优异的化学稳定性等特点,逐渐取代了传统材料的地位。

然而,由于复合材料在遭受各种外力和环境侵蚀时容易产生损伤,因此挖补修理技术的研究和发展势在必行。

本文将对复合材料挖补修理技术的现状与发展趋势进行深度探讨。

2. 复合材料挖补修理技术的现状2.1 目前的挖补修理方法目前复合材料的挖补修理技术主要有手工层叠法、环形裂纹修补、蜂窝填充法和胶粘剂修理法等。

2.1.1 手工层叠法手工层叠法是一种传统的复合材料挖补修理方法。

该方法通过将预先制备好的复合材料层层覆盖到受损部位,再进行固化,从而实现修复效果。

然而,由于手工层叠法的操作复杂且依赖操作人员的经验,其修复效果和可靠性受到限制。

2.1.2 环形裂纹修补环形裂纹修补是一种针对复合材料中出现的环形裂纹进行修复的方法。

该方法通过在裂纹周围制备固化剂和纤维补丁,从而强化裂纹的周边区域,提高复合材料的强度和稳定性。

2.1.3 蜂窝填充法蜂窝填充法主要用于修复复合材料中的蜂窝缺陷。

该方法通过将填充材料注入蜂窝缺陷内部,并经过适当的固化处理,从而填补蜂窝缺陷,增强复合材料的整体性能。

2.1.4 胶粘剂修理法胶粘剂修理法是一种使用胶粘剂将受损部位修复的方法。

通过选择适当的胶粘剂并进行有效的粘接处理,可以实现复合材料受损部位的修复。

2.2 现有方法的不足尽管目前的复合材料挖补修理技术已经取得了一定的进展,但仍然存在一些问题和不足之处。

现有的方法中操作复杂且依赖经验,导致修复效果和可靠性无法得到保证。

修复后的复合材料往往无法恢复到原始材料的强度和稳定性,对于一些具有高强度要求的应用场景来说还不够理想。

3. 复合材料挖补修理技术的发展趋势随着科技的不断进步和应用需求的不断增加,复合材料挖补修理技术也在不断发展和完善。

3.1 自动化修理技术的发展随着机器人技术和自动化技术的进步,自动化修理技术将成为复合材料挖补修理的重要发展方向。

先进复合材料损伤分析方法及应用研究

先进复合材料损伤分析方法及应用研究
复合材料在土木工程领域的应用具有较好的环境适应性,如耐腐蚀、防水和抗紫外线等。损伤分析有助于评估材料的适用性和寿命预测。
环境适应性土木工程应用 Nhomakorabea05
结论与展望
研究结论
通过多种非线性超声方法,成功识别了复合材料中的损伤类型和位置,提高了损伤识别的准确性和效率。
损伤识别
观察并分析了损伤在不同载荷条件下的演化过程,揭示了损伤演化的内在机制和影响因素。
燃料经济性和性能
03
复合材料在汽车工业的应用有助于提高燃油经济性和性能。损伤分析在优化设计和材料选择方面具有关键作用。
复合材料可用于制造桥梁的桥面板、梁和柱等结构。损伤分析有助于确保桥梁的安全性和耐久性。
桥梁结构
复合材料也可用于建筑结构,如墙体、屋顶和地板等。损伤分析有助于预测和防止潜在的故障。
建筑结构
04
复合材料损伤应用研究
飞机结构
发动机部件
轻量化设计
航空航天领域应用
车身结构
01
先进复合材料可用于制造汽车车身,实现轻量化和提高安全性。损伤分析有助于确保车辆的可靠性。
汽车工业应用
动力系统部件
02
复合材料也可用于制造汽车的动力系统部件,如发动机罩、变速器和传动轴等。损伤分析有助于预测和防止潜在的故障。
损伤演化
基于实验数据和理论分析,建立了复合材料损伤演化的数学模型,能够预测损伤对材料性能的影响。
性能预测
针对现有检测方法的不足,提出了新的损伤检测方法和优化方案,提高了检测的可靠性和灵敏度。
方法优化
深入研究复合材料损伤演化的物理机制和数学模型,进一步提高预测的准确性和普适性。
加强复合材料损伤分析方法在实际工程中的应用研究,提高其在结构健康监测和优化设计等方面的应用价值。

复合材料低速冲击损伤研究现状

复合材料低速冲击损伤研究现状

复合材料低速冲击损伤研究现状摘要:本文对复合材料低速冲击损伤研究现状进行了探讨。

复合材料具有轻质高强、优异的力学性能,广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等工业领域。

然而在低速冲击作用下,复合材料易产生各种损伤和破坏,导致其强度和性能下降。

主要通过应用失效准则对复合材料面板损伤进行判断,最终确定了损伤材料性能对复合材料蜂窝夹芯板力学性能影响的机理。

综上,本文的研究为复合材料低速冲击损伤研究提供了新的思路和方法,也为工程实际中复合材料的设计和应用提供了指导。

关键词:复合材料;低速冲击损伤;研究现状引言:复合材料因具有轻质高强、优异的力学性能,而被广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等工业领域。

然而,在低速冲击作用下,复合材料易产生各种损伤和破坏,导致其强度和性能下降。

因此,对复合材料低速冲击损伤进行研究具有重要的应用和学术价值。

目前,国内外学者对于复合材料低速冲击损伤的研究已经取得了一定进展,但是,在低速冲击加载下,复合材料的损伤机理比较复杂,尚需深入研究。

此外,由于复合材料作为一种新型材料,其应用领域较为广泛,因此研究其低速冲击损伤机理对于其在工程实际中设计和应用具有重要意义。

一、复合材料冲击试验方法1.1试验方法分类复合材料冲击试验方法主要有:冲击测试法,拉伸测试法,压缩测试法和弯曲测试法。

冲击强度是一个用来衡量物质对撞击的抵抗能力,或判定物质的脆性与韧度的物理量[1]。

材料冲击性能测试属于动态力学测试,其吸波函数可以直接反映出材料的冲击韧度。

其中,冲击实验是一种很好的测试方法,可以用来测试材料在较低速度下的耐冲击性能。

由于其自身的结构特征,当前国内外对其耐低速撞击性能的研究主要有两种方式:一种是利用多个落锤对试样进行多次撞击,然后记录每次撞击的下坠过程;二是采用落锤式实验装置,对试样进行多次撞击,记录每次撞击的下落情况,以测试材料的低速撞击强度。

1.2试验拉伸强度公式在一定的气温、相对湿度和拉伸温度等情况下,可以要求给标准规格的哑钟形试样施以最大拉伸压力,当材料发生了被拉断的现象时,试样所受到的最大载荷P值和试样的最大横截面积(bd)之比,就是材料的最大拉伸强度:(1)因为在拉伸过程中,试样的宽度和厚度也在不断地改变中,而横截面积存有数值变化,故通常可通过试样初始的宽度来测算拉伸厚度。

复合材料结构的损伤与修补问题研究

复合材料结构的损伤与修补问题研究

复合材料结构的损伤与修补问题研究摘要:近几年,复合材料逐渐为人们所熟知,与其相关的研究也变得更加具体和深入。

文章以复合材料为研究对象,先简单地介绍了复合材料结构常见的损伤形式,随后结合实际案例,围绕结构损伤的修补展开了研究,内容涉及修补原则、修补技术等方面,供相关人员参考。

关键词:复合材料结构;结构损伤;损伤修补前言:在耐腐蚀性、可设计性等方面具有突出表现的复合材料,现已在包括航空在内的诸多领域中,得到了广泛应用,所取得效果也十分突出,虽然复合材料出现腐蚀、开裂等情况的几率较低,但是,在实际应用的过程中,受到外界因素影响而导致结构出现损伤的情况始终存在,本文所研究课题的现实意义不言而喻。

1复合材料结构损伤形式在使用过程中,复合材料结构出现损伤的情况无法避免,常见损伤形式包括:其一,外来物冲击、高能量冲击带来的穿透损伤,还有难以通过目视进行检测的低能量冲击带来的损伤;其二,面板和蜂窝芯分层、层压板分层等分层损伤;其三,面板和蜂窝芯脱胶、层压板脱胶、胶接面脱胶等脱胶损伤;其四,以疲劳裂纹为代表的慢性长期损伤;其五,吸潮、渗水损伤。

2复合材料结构损伤修补2.1案例分析修补某复合材料结构损伤的步骤如下:首先,判断损伤处,标明需要切除的位置和坐标;其次,利用金刚石进行掏芯,确定盲孔位置及深度,将计算结果减去0.12mm,获得实际深度,如果相关人员在实践中发现掏盲孔难度较大,则可以视情况对掏芯钻头加以运用,尽快确定盲孔的位置;再次,修补损伤处,将胶膜、挡板和预浸料置于损伤处,参考损坏处特征,调整预浸圈,此次修补所采用补片的纤维方向为-45°,直径为65mm;最后,在室温环境下,通过真空抽取的方式,使修补处成型,完成损伤修补工作[1]。

2.2修补原则复合材料结构修补所遵循原则,可以被归纳为以下五个方面:第一,在修补过程中,预留为后期检查、加工等工作开展提供便利的修补通道;第二,重新设计频繁出现损伤的位置,例如,用可替换、可拆卸零件,对原有零件进行替代;第三,对损伤处修补余量加以考虑,例如,扩孔余量;第四,在条件允许的情况下,可以选择对组合构件加以应用,目的是降低损伤修补的难度;第五,尽量减少修补所需拆卸零件的数量,严格控制安装需要花费的时间,提高修补效率。

复合材料无损检测技术的现状与展望

复合材料无损检测技术的现状与展望

复合材料无损检测技术的现状与展望1. 引言1.1 复合材料的应用复合材料在各个领域的应用日益广泛,它具有优异的力学性能和轻量化特点,在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等行业都有广泛的应用。

在航空航天领域,复合材料被广泛应用于飞机机身、翼面、动力系统等关键部件,能够减轻飞机的重量,提高燃油效率,延长飞机的使用寿命。

在汽车制造领域,复合材料被用于生产车身、发动机盖、车轮等部件,能够提高汽车的安全性、减少燃料消耗,减轻车辆的重量。

在建筑工程领域,复合材料被用于制作桥梁、楼板、护栏等结构件,具有良好的耐候性和抗腐蚀性能,能够延长建筑物的使用寿命。

复合材料的应用不仅提高了产品的性能和质量,还推动了相关产业的发展,促进了经济的持续增长。

1.2 无损检测技术的必要性无损检测技术在复合材料领域中具有重要意义。

随着复合材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域的广泛应用,确保其质量和安全至关重要。

传统的破坏性检测方法不适用于复合材料,而无损检测技术能够在不破坏材料的情况下对其进行检测和评估,为其应用提供了可靠的保障。

复合材料的特点是具有复杂的结构和多种成分,传统的目视检测方法往往无法发现隐藏在材料内部的缺陷或损伤,而且对材料的表面检测也有一定的局限性。

无损检测技术成为了保证复合材料产品质量和安全性的关键工具。

通过利用超声波、磁粉探伤、热像检测等技术,可以对复合材料进行全面、高效的检测,及时发现并修复可能存在的问题,确保产品符合标准要求。

无损检测技术的必要性不仅体现在质量和安全保障上,还在于其能够提高材料利用率,减少浪费和损失。

通过无损检测,可以延长复合材料的使用寿命,提高生产效率和质量稳定性,降低生产成本,实现经济效益和社会效益的双赢。

加强对复合材料无损检测技术的研究和推广,在推动产业升级和创新发展方面具有重要意义。

2. 正文2.1 目前的复合材料无损检测技术目前的复合材料无损检测技术在工业界的应用日益广泛。

随着复合材料在航空航天、汽车制造、建筑结构等领域的广泛应用,对其质量和性能的要求也越来越高。

含分层损伤复合材料结构现状分析 胡帆帆

含分层损伤复合材料结构现状分析 胡帆帆

含分层损伤复合材料结构现状分析一、工程背景纤维增强复合材料的力学性能具有可设计性,并且与金属材料相比具有比强度高和比刚度高的优点,因此复合材料在各个领域,特别是航空航天领域得到了越来越广泛的应用。

在航空领域中,复合材料结构件在飞机机体结构中所占比例大幅度提高,目前一些先进飞机的复合材料结构件重量已占全机结构重量的25%~65%现代航空发动机为了获得高的推重比,大量采用高强度、轻质的钛合金和复合材料。

早在七十年代,国外一些大的航空发动机制造公司就已经开始把各种先进复合材料应用于燃气涡轮发动机。

F110、F404、M88等发动机都采用了碳纤维增强树脂基复合材料的外涵机匣。

除了应用于静子部件外,碳纤维增强树脂基复合材料还被GE公司应用于GE90发动机的风扇叶片上,该叶片采用全复合材料结构,由石墨纤维环氧预浸带制成。

我国某型涡轮风扇发动机也采用了由碳纤维树脂基复合材料层合板制成的外涵机匣,减重效果明显。

然而,复合材料结构在生产和使用过程中会不可避免地出现各种缺陷或损伤。

由冲击事件、制造过程中的工艺不完善和疲劳载荷等引起的分层损伤是复合材料层合结构主要的损伤形式之一。

这种损伤会引起复合材料层合结构的强度和刚度的降低。

而较低的复合材料层合结构层间性能,在外载荷的作用下可能引发分层的扩展,导致层合结构在远低于设计值时发生结构破坏。

所以研究含分层损伤的层合结构在外载荷作用下的损伤模式及最终的破坏载荷具有重要的意义。

本课题的研究目的就是从工程实际应用出发,针对含初始分层复合材料层合结构,发展一种三维有限元逐渐累积损伤分析技术(包括分析模型与分析方法)。

考虑子板屈曲以及子板之间的接触对层合结构的损伤模式和最终破坏载荷的影响,模拟含分层损伤的层合结构的纤维断裂、基纤剪切、基体开裂和分层四种损伤类型的损伤起始、扩展直至最终破坏的整个过程。

以ANSYS软件为有限元计算平台,应用本论文所发展的模型和方法对含初始分层损伤的某航空发动机复合材料结构件进行损伤及扩展规律分析,从而确定该结构件是否还可以继续安全使用。

复合材料低速冲击损伤研究现状

复合材料低速冲击损伤研究现状

复合材料低速冲击损伤研究现状摘要:复合材料由于具有比强度高、比刚度高、优异的疲劳强度、良好的耐腐蚀性和低导热性,已广泛用于航空航天、高速列车等领域中。

但由于复合材料结构的特殊性,其抗冲击性能比较差,在制造、运行、维护和维修过程中难免会发生异物(如跑道碎屑和掉落的工具)在平面外的冲击,虽然材料表面没有明显的损伤可见,但其内部可能已经出现了分层、脱粘等形式的损伤,严重降低材料的综合性能,进而对材料的安全性有严重的影响。

本文针对近年来复合材料冲击损伤进行了综述和回顾,介绍了试验方法、模拟计算方法、层合板损伤性能表征方法。

关键词:复合材料;低速冲击;冲击损伤1.复合材料冲击试验方法目前研究复合材料低速冲击损伤大部分以落锤冲击试验来进行研究,其试验标准主要有美国复合材料协会的ASTM D7136,波音公司的SACMA SRM 2-88,中国航空工业协会的HB6739-1993等。

而运用最广泛的是ASTM D7136[1]标准,其冲头一般是半球形,被冲击式样尺寸是150mm×100mm,通过调整冲头的高度来模拟不同的低能量冲击,常见的是中心面内冲击,如图1所示。

图1 冲击示意图Fig.1 Impact test setup通过对于复合材料低速冲击的研究,许多学者得出以下结论:(1) 即使在低能量的冲击下,复合材料也极易受到横向载荷引起的内部损伤。

面外冲击会导致弯曲变形,这会在复合材料结构上引入剪切、拉伸和压缩应力,复合材料表面在目视检查中可能看起来没有发生损坏;(2) 层合板受到冲击时,内部分层只发生在相邻层纤维方向不同的界面,并且分层损伤的形状为花生壳状;(3) 冲击损伤的初始模式取决于各种因素,如材料特性、边界条件、冲头形状、试验件形状和加载条件;(4)冲击的位置不同,层合板发生的损伤模式有着很大的不同。

2.复合材料冲击损伤分析理论目前,对于复合材料在工程实际应用的受力分析,大多学者主要采用的是三维渐进损伤方法,通过这种方法可以比较清楚地了解层合板产生损伤后的应力重新分布情况以及其损伤缓慢发展的过程。

复合材料损伤研究现状

复合材料损伤研究现状

复合材料损伤研究现状复合材料是一种新型材料,由于其具有比强度、比模量高等优点,使其在众多领域都具有潜在的应用可能性。

然而复合材料是由纤维、基体、界面等组成,其细观构造是一个复杂的多相体系,而且是不均匀和多向异性的,这使其结构内部的损伤与普通材料结构不同,在结构表面可能完全看不出损伤迹象,甚至用X 光和超声分层扫描也探测不到。

现有的各种无损检测方法很难对复合材料结构损伤进行准确的探测与损伤程度评估,更无法对使用中的复合材料结构实现在线实时监测。

将智能传感器敏感网络埋入复合材料内部,并配合适当的现代信号处理技术,构成智能复合材料结构系统,从而实现对复合材料内部状态的在线实时监测,及时发现并确定材料结构内部损伤的位置和程度,监视损伤区域的扩展,从而为材料结构的损伤检测、维修及自我修复提供准确信息,避免因复合材料结构损伤而带来巨大的损失。

由于智能复合材料内部传感网络信号具有高度非线形、大数量、并行等特点,故使用传统的分析方法进行处理往往十分耗时、困难,甚至完全不可能。

而现代模式识别方法(包括人工神经网络)、小波分析技术、时间有限元模型理论以及光时域反射计检测技术等就成为实现实时、在线、智能化处理分布式信号的理想工具。

结构损伤诊断,即对结构进行检测与评估,确定结构是否有损伤存在,进而判别结构损伤的程度和方位,一级结构目前的状况、使用功能和结构损伤的变化趋势等。

结构损伤诊断是近40年来发展起来的一门新学科,是一门适应工程实际需要而形成的交叉学科。

结构损伤诊断概念的提出和发展,机械故障诊断问题开始引起各国政府的重视。

美国国家宇航局(NASA)成立了机械故障预防小组(MFPG),英国成立了机器保健中心(MHMC),这些机构专门从事故障机理、检测、诊断和预报的技术研究,以及可靠性分析及耐久性评价,至此大型旋转机械的状态监测与故障诊断技术开始进入实用化阶段。

20世纪80年代,以微型计算机为核心的现代故障诊断技术得到了迅速发展,涌现出许多商业化得计算机辅助监测和故障诊断系统,如美国SCIENTIFIC公司的PM系统、我国研制的大型旋转机械计算机状态检测与故障诊断系统等。

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复合材料损伤研究现状复合材料是一种新型材料,由于其具有比强度、比模量高等优点,使其在众多领域都具有潜在的应用可能性。

然而复合材料是由纤维、基体、界面等组成,其细观构造是一个复杂的多相体系,而且是不均匀和多向异性的,这使其结构内部的损伤与普通材料结构不同,在结构表面可能完全看不出损伤迹象,甚至用X 光和超声分层扫描也探测不到。

现有的各种无损检测方法很难对复合材料结构损伤进行准确的探测与损伤程度评估,更无法对使用中的复合材料结构实现在线实时监测。

将智能传感器敏感网络埋入复合材料内部,并配合适当的现代信号处理技术,构成智能复合材料结构系统,从而实现对复合材料内部状态的在线实时监测,及时发现并确定材料结构内部损伤的位置和程度,监视损伤区域的扩展,从而为材料结构的损伤检测、维修及自我修复提供准确信息,避免因复合材料结构损伤而带来巨大的损失。

由于智能复合材料内部传感网络信号具有高度非线形、大数量、并行等特点,故使用传统的分析方法进行处理往往十分耗时、困难,甚至完全不可能。

而现代模式识别方法(包括人工神经网络)、小波分析技术、时间有限元模型理论以及光时域反射计检测技术等就成为实现实时、在线、智能化处理分布式信号的理想工具。

结构损伤诊断,即对结构进行检测与评估,确定结构是否有损伤存在,进而判别结构损伤的程度和方位,一级结构目前的状况、使用功能和结构损伤的变化趋势等。

结构损伤诊断是近40年来发展起来的一门新学科,是一门适应工程实际需要而形成的交叉学科。

结构损伤诊断概念的提出和发展,机械故障诊断问题开始引起各国政府的重视。

美国国家宇航局(NASA)成立了机械故障预防小组(MFPG),英国成立了机器保健中心(MHMC),这些机构专门从事故障机理、检测、诊断和预报的技术研究,以及可靠性分析及耐久性评价,至此大型旋转机械的状态监测与故障诊断技术开始进入实用化阶段。

20世纪80年代,以微型计算机为核心的现代故障诊断技术得到了迅速发展,涌现出许多商业化得计算机辅助监测和故障诊断系统,如美国SCIENTIFIC公司的PM系统、我国研制的大型旋转机械计算机状态检测与故障诊断系统等。

在这一阶段,由于传感技术的飞速发展,使得诊断可以利用振动、噪声、温度、力、电、磁、光、射线等多种信号作为信息源,从而发展了振动诊断技术、声发射诊断技术、光谱诊断技术和热成像监测诊断技术等。

与此同时,信号处理技术和模式识别、模糊数学、灰色系统理论等新的信息处理方法迅速发展,并在故障诊断技术中得到应用。

结构损伤诊断技术方面的工作在国外大体分为三个发展阶段:(1)20世纪40年代到50年代为探索阶段,注重对建筑结构缺陷原因的分析和补修方法的研究,检测工作大多数以目测方法为主。

(2)20世纪60年代到70年代为发展阶段,注重对建筑物检测技术和评估方法的研究,提出了破损检测、无损检测、物理检测等几十种现代检测技术,还提出了分析评价、综合评价、模糊评价等多种评价方法。

(3)80年代以来,则进入完善阶段,这一阶段中指定了一些列规范和标准,强调了综合评价,并引入知识工程,使结构损伤检测工作向着智能化方向迈进。

在国内,结构损伤诊断的研究工作起步较晚,但近年来发展非常迅速,在研究理论与方法方面提出了基于一类模式的状态识别技术、统计学习分类技术、全息谱技术、时序分析诊断技术、智能诊断技术等。

结构损伤诊断技术已开始在国民经济重要生产部门中得到应用,并取得了显著的经济效益。

纤维增强复合材料以比强度高、比模量高等优良性能得到许多领域的重视。

对其破坏过程和损伤机理的研究是复合材料及结构研制、设计与质量检验的重大课题。

文献【1】研究了芳纶/环氧复合材料在承受拉伸载荷时的损伤与断裂行为。

发现不同损伤类型表现出不同的声发射特性,从声发射信号的某几种关联图中可以较好地判断损伤发生的类型,并可根据某些声发射特征参量值对临界承载值进行合理的确定。

声发射技术是通过检测记录材料结构在受力状态下突然释放的应力波,判断结构内部损伤部位、损伤阶段、损伤机理和严重程度等。

它的基本原理是利用材料结构表面布置传感器,将应力波转换为电信号,通过放大器将电信号放大进入声发射仪,再对这些信号进行数字处理。

文献【2】介绍了小波技术基本理论,回顾了小波技术在复合材料损伤检测中应用及其发展,提出了存在的问题,并对小波技术在复合材料损伤检测的应用进行了展望。

小波分析是一种时变信号时—频两维分析方法,具有多分辨分析的特点,而且在时频两域都具有表征局部特征的能力。

文献【3】在试验研究的基础上,作者指出长期以来一直使用的CAI(冲击后压缩强度)的物理意义比较含混,有时可能误导材料研究和设计选材,同时提F来表征损伤出应分别用典型层压板静压痕力—凹坑深度曲线的最大压痕力max阻抗性能,用凹坑深度—压缩破坏应变曲线门槛值CAIT(Compression failure strain After Impact Threshold)来表征损伤容限性能,同时给出了测试方法的建议。

文献【4】采用神经网络、小波变换并结合神经网络两种仿真方法,对复合材料损伤定位进行了定量化分析研究。

结果表明,通过采用小波变换对信号进行预处理,可明显提高损伤位置的识别率。

文献【5】用T300碳纤维编织为三维四向编织体,编织角22°,用CVI化学气相渗法在950℃~1000℃沉积热解碳界面层、SiC基体。

最终得到纤维体积分数约为40%、热解碳界面层厚度约0.2微米和空隙率为17 %的复合材料,表面SiC 涂层厚度为50μm。

基体由于热应力和外力会产生许多微裂纹,用单向陶瓷基复合材料裂纹计算公式可大致估算出3D2C/SiC 的基体开裂应力和裂纹间距。

纤维束间的孔隙在蠕变中变形,孔隙表面基体易产生微裂纹,而且纤维束间的夹角不断改变。

蠕变是损伤引起的,属于损伤蠕变机理。

弯曲、断裂韧度、蠕变及疲劳等试验中,纤维束力图沿拉应力方向伸直,纤维束间相对滑动并产生损伤是细观主要的损伤机理。

室温及疲劳循环应力低、循环周次多的断口粗糙度大,纤维拔出较长;高温及高应力、循环周次少的断口相对齐平,纤维拔出较短。

纤维束与基体界面和纤维与基体界面的脱粘和滑动产生损伤中,以纤维束与基体之间的磨损产生的损伤为主要的,因此纤维束编织交叉处的损伤更大。

文献【6】对纤维增强聚合物基复合材料进行了损伤与断裂力学分析,建立了材料的模型,采用基体横向裂纹的剪切迟滞分析获得较好的基体开裂的定量分析结果;采用边界配置法计算各向异性材料裂纹体的应力强度因子,建立裂纹的扩展判据,并对纤维断裂进行了弹性分析Z针对玻璃纤维/酚醛复合材料层板进行了理论和实验分析,得到材质裂纹密度与刚度退化的相关曲线,实验结果验证了理论分析结果的正确性;得到应力强度因子S 随裂纹尺度的变化曲线和对纤维断裂和脱胶引起的刚度退化的计算结果。

文献【7】应用模态分析技术,分析复合材料拉伸破坏试验中声发射信号,提取复合材料不同破坏阶段的声发射源信号的特征,进行了有关复合材料损伤模式识别的工作。

文献【8】介绍了一种用lamb波对复合材料进行损伤检测的定位方法,该方法用HHT算法提取损伤特征,利用损伤处能量的衰减的特点,确定损伤位置;最后用实验验证该方法。

研究结果表明:本文提出的损伤定位方法能有效地确定出在复合材料中的损伤。

文献【9】中采用神经网络建立了复合材料冲击损伤检测方法,运用遗传算法并结合神经网络对复合材料损伤检测的3个传感器布置进行了优化,结果得到了穷举法的验证。

该遗传神经网络方法具有一般性,可有效地推广到类似的更多传感器位置优化问题。

具有损伤自检测功能的智能复合材料是一个多传感器体系结构。

对其传感器进行数目及位置优化,具有重要的使用价值,值得深入研究。

文献【10】利用声发射技术全程监测二维机织C/SiC复合材料拉伸实验,通过声发射多参数分析法和断口显微观察,结合材料拉伸应力-应变曲线,分析了二维机织C/ SiC 复合材料拉伸损伤演化过程和损伤机理。

结果表明:材料拉伸损伤演化经历3个阶段:第一阶段为无损伤阶段,材料无损伤发生;第二阶段为损伤初始阶段,损伤主要为微裂纹开裂,并且微裂纹开裂基本上均匀发生在样品工作段;第三阶段为损伤加速阶段,损伤主要为宏观基体、界面开裂和纤维束断裂,并且集中发生在断口区域。

损伤第二阶段与第三阶段的转换点在拉伸强度的76%左右,转换点的确定对二维机织C/SiC复合材料工程应用有重要意义。

文献【11】中为了对复合材料进行结构健康和损伤监测,减少由于复合材料裂缝、应力集中、疲劳等导致的事故,建立了光纤传感系统,引入神经网络算法,并介绍了其在损伤程度和位置分类中的实现。

文献【12】测定了UHMWPE/HDPE复合材料在拉伸载荷作用下的声发射(AE)振幅信号。

对特殊试样,即预测到断裂有明确方式,如纤维-基体界面脱粘、基体破裂、纤维断裂和分层等的试样,实施加载直至破坏。

用扫描电子显微镜(SEM) 观测试样的断裂表面,对产生于若干特殊损伤类型的AE信号进行了鉴别。

在相同加载条件下,完成了不同种类的UHMWPE/HDPE准各向同性层合板声发射检测。

结果在特殊试样损伤类型与声发射信号事件振幅之间建立了对应关系,揭示了上述各种准各向同性层合板损伤扩展过程的AE特征与损伤破坏机制。

各种准各向同性层合板试样的声发射事件累计数对拉伸应力关系曲线相异,其相同损伤类型发生时所对应的拉伸载荷水平不等,表明它们的铺设角度和铺设顺序对损伤演变过程有显著的影响。

结果证实了它们的最终破坏由严重层间分层造成。

文献【13】研究了颗粒增强聚合物复合材料的力学行为,研究得知:材料屈服、裂纹形核、扩展与贯通直至最终断裂是一逐渐劣化过程,而损伤理论正是这一劣化过程的良好描述。

通过假设自由能和耗散势函数,导出了损伤演化规律,与实验比较,模型和试验结果基本符合。

进一步采用改进的Dugdale模型,重点研究损伤对GB/PPO 复合材料宏观裂纹起裂的影响,通过建立损伤模型来描述材料的劣化行为和裂纹扩展,结果表明,损伤区域严重影响裂尖的性能,材料损伤对宏观裂纹起裂影响不可忽略。

文献【14】中红外热波无损检测基于物体的热辐射特性,利用主动加热技术,通过相关的检测系统记录试件表面缺陷和基体材料由于不同热特性引起的温度差异,进而判定飞机复合材料表面及内部的损伤。

较之于常规检测方法,红外热波无损检测具有非接触、快速、直观、准确等优点。

文献【15】基于模拟聚丙烯复合材料本构模型的破坏机制,评价了CODAM模型。

首先,确定聚丙烯复合物CODAM模型中的参数;然后,通过有限元模拟与标准材料试验的相关性,确定受拉、受压和受剪破坏参数。

标准材料试验包括拉伸、压缩、紧凑拉伸和剪切试验;通过冲击试验初步验证了模型的有效性。

CO激光器对固体火箭发动机壳体用碳纤维材文献【16】利用YAG激光器及2料试件进行了两种典型波长(10.16μm和1.06μm) 的高能量密度激光能量作用下的损伤实验研究,分析了波长对碳纤维试件损伤效果及损伤方式的影响。

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