碳-碳復(fù)合材料剪切損傷的超聲評(píng)價(jià).pdf

1、復(fù)合材料是一種優(yōu)良的新型材料，具有比強(qiáng)度高、比剛度高、耐燒蝕、耐摩擦以及低密度等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。在復(fù)合材料使用中，各種損傷將嚴(yán)重影響材料和構(gòu)件的使用性能和安全性能，剪切損傷是復(fù)合材料損傷模式之一。本文以航天用碳/碳（C/C）復(fù)合材料為研究對(duì)象，采用有限元理論模擬結(jié)合三點(diǎn)彎曲加載方法測(cè)試不同載荷作用下形成的不同剪切損傷程度的聲衰減、聲發(fā)射、電阻信號(hào)變化，探索復(fù)合材料剪切損傷的無(wú)損評(píng)價(jià)方法。
　　本文采用了有

2、限元分析軟件ALGOR，建立了C/C復(fù)合材料三點(diǎn)彎曲剪切試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，?duì)C/C復(fù)合材料作為各向異性材料在三點(diǎn)彎曲過(guò)程中的應(yīng)力情況進(jìn)行了分析，依照航天《三向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料彎曲性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和制作試驗(yàn)用夾具和測(cè)試試樣，測(cè)試和記錄試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)果表明：C/C復(fù)合材料試樣在三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中所產(chǎn)生的損傷分為三個(gè)階段：基體開(kāi)裂、纖維受力分布均勻、纖維破壞導(dǎo)致斷裂；剪切損傷和聲衰減的關(guān)系為：1=αhx20)lg(標(biāo)h2衰減值隨著損傷程度的增加而增加

3、；在基體開(kāi)裂階段，采集到的聲發(fā)射信號(hào)（包括幅值信號(hào)、計(jì)數(shù)信號(hào)以及能量信號(hào)）較少，而電阻有明顯的突增，隨著載荷的增加，纖維受力分布均勻化，在此階段的聲發(fā)射信號(hào)和電阻變化都比較平緩，當(dāng)載荷即將達(dá)到試樣所能夠承受的載荷值時(shí)，進(jìn)入纖維破壞階段，各種聲發(fā)射信號(hào)明顯并且數(shù)量不斷增大，從電阻變化曲線上也可發(fā)現(xiàn)電阻的突增。整個(gè)過(guò)程中，承載能力越好的試樣，所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)明顯少于承載能力較差的試樣。
　　本文建立的有限元分析模型與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果相吻