基于激光热弹效应的碳纤维增强树脂复合材料缺陷检测机理研究

作     者：葛进 程小劲 尚建华 GE Jin;CHENG Xiaojin;SHANG Jianhua

作者机构：上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620 东华大学信息科学与技术学院上海201620 

出 版 物：《光电子．激光》 (Journal of Optoelectronics·Laser)

年 卷 期：2022年第33卷第1期

页      面：83-90页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学青年基金(51403034)资助项目 

主　　题：激光超声 热弹效应 碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced resin polymer,CFRP) 损伤检测 

摘      要：碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced resin polymer, CFRP)在周期载荷作用下产生的基体裂纹、纤维断裂等微损伤的累积会严重影响CFRP的力学性能,微损伤尺寸较小且位置分散,传统的无损检测方法难以准确识别。激光超声检测技术具有非接触、检测速度快、测量范围广等优点,特别是结合激光的远距离激励和大角度入射的优势,在大尺寸、曲面形式结构材料的损伤检测方面有巨大的潜力。本文基于激光热弹效应,在分析激光作用到CFRP后的温度、应力和位移场分布的基础上,对CFRP内部超声波的产生过程和传播特性进行了系统研究。并通过对CFRP中不同处存在缺陷时的超声波回波信号的分析比较,得到缺陷位置与回波信号特性之间的对应关系,从而实现从回波信号特征反演出CFRP中缺陷位置的关键信息。