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分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响

工程塑料应用 2024年第4期52卷 122-127页

作者：陈静莫莉花房怡闫春雷祁健中国空间技术研究院北京卫星制造厂有限公司北京100094 中国航发北京航空材料研究院北京100094

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具备高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,然而碳纤维的分层缺陷会极大影响其力学性能。因此,研究分层缺陷对CFRP层合板拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学性能的影响具有重大意义。采用复合成... 详细信息

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具备高强度和高刚度,被广泛应用于航空航天和汽车等领域,然而碳纤维的分层缺陷会极大影响其力学性能。因此,研究分层缺陷对CFRP层合板拉伸、压缩、剪切和弯曲等力学性能的影响具有重大意义。采用复合成型工艺,将聚四氟乙烯片添加到复合材料中,经成型加工制备具有分层缺陷的CFRP层合板,考察了分层区域的尺寸和形貌,研究了分层缺陷对CFRP层合板力学性能的影响。研究发现,分层缺陷能显著降低CFRP层合板的压缩、剪切和弯曲强度,而且分层区域面积越大,CFRP层合板压缩和弯曲强度越小,但是分层区域面积的变化对拉伸强度影响较小。

关键词：碳纤维树脂基复合材料分层缺陷力学性能

基于工业CT和激光剪切散斑干涉的复合材料气瓶分层缺陷检测研究

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复合材料学报 2024年

作者：刘昶辰王守龙应凯迪马利浙江工业大学机械工程学院应用力学研究所

碳纤维增强复合材料储氢气瓶是氢能汽车燃料电池的核心组件，然而针对气瓶制造成型过程中产生的缺陷仍缺少高效可靠的检测评价方法。本文针对碳纤维增强复合材料储氢气瓶开展了工业CT断层扫描和激光剪切散斑干涉测量实验研究。实验结果... 详细信息

碳纤维增强复合材料储氢气瓶是氢能汽车燃料电池的核心组件，然而针对气瓶制造成型过程中产生的缺陷仍缺少高效可靠的检测评价方法。本文针对碳纤维增强复合材料储氢气瓶开展了工业CT断层扫描和激光剪切散斑干涉测量实验研究。实验结果表明，分层缺陷是气瓶纤维缠绕层中最主要的制造缺陷类型，通过分析气瓶内部分层缺陷引起的局部力学响应特征，揭示了不同严重程度分层缺陷引起的剪切条纹以及离面位移的变化规律。激光剪切散斑干涉捕捉到的“蝴蝶斑”条纹区域与CT扫描发现的纤维缠绕层内部的分层缺陷在位置尺寸和影响范围上具有高度的重叠一致性。激光剪切散斑干涉技术与气瓶水压试验相结合，能够为气瓶的服役性能和安全性评估提供有力支持，对储氢装备的发展具有重要意义。

关键词：复合材料储氢气瓶分层缺陷工业CT 激光剪切散斑干涉剪切干涉离面位移

各向异性CFRP分层缺陷激光超声检测机理研究

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光电子·激光 2024年

作者：李琪鑫程小劲吴项南张汉国尚建华上海工程技术大学机械与汽车工程学院东华大学信息科学与技术学院

碳纤维复合材料（Carbon fiber reinforced polymer， CFRP）的多相体系结构特点使得其在加工和使用过程中易产生分层、孔隙和脱粘等缺陷/损伤。缺陷/损伤的存在会极大影响材料的使用寿命，传统的检测方法难以实现对CFRP内部不同类型和... 详细信息

碳纤维复合材料（Carbon fiber reinforced polymer， CFRP）的多相体系结构特点使得其在加工和使用过程中易产生分层、孔隙和脱粘等缺陷/损伤。缺陷/损伤的存在会极大影响材料的使用寿命，传统的检测方法难以实现对CFRP内部不同类型和大小的缺陷/损伤的准确识别，因此可远距离激励及大角度入射的激光超声技术在CFRP缺陷/损伤无损检测中有良好的应用前景。本文基于激光热弹效应，采用有限元方法分析了不同参数脉冲激光作用下CFRP内部的温度、应力和应力位移分布，并对超声波在碳纤维不同方向的传播特性进行了对比研究。在此基础上，在多层CFRP层间设置缺陷，通过对反射回波信号的特征分析实现对CFRP分层缺陷的定位。研究结果表明，当分层缺陷位于一、二层之间时，通过反射纵波可以实现对缺陷长度不小于0.1mm的分层缺陷的定位检测，不同探测点的检测误差都可以控制在在2%以内。当缺陷位于二、三层之间时，利用反射回波也能检测到长度大于0.5mm的分层缺陷。

关键词：碳纤维复合材料热弹效应激光超声有限元法分层缺陷

印制电路板分层缺陷的红外热波雷达成像检测技术研究

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印制电路板分层缺陷的红外热波雷达成像检测技术研究

作者：任闯齐鲁工业大学

学位级别：硕士

我国的海洋船舶事业蓬勃发展,智能化水平的不断提高,电子设备的作用逐渐凸显,印制电路板在船舶领域的用处也越来越广泛。印制电路板在海上服役过程中,会被高温、高湿、高盐雾等腐蚀环境逐渐侵蚀,会对船员的正常工作造成影响,因此在海洋... 详细信息

我国的海洋船舶事业蓬勃发展,智能化水平的不断提高,电子设备的作用逐渐凸显,印制电路板在船舶领域的用处也越来越广泛。印制电路板在海上服役过程中,会被高温、高湿、高盐雾等腐蚀环境逐渐侵蚀,会对船员的正常工作造成影响,因此在海洋环境下检测出印制电路板的缺陷具有重要的意义。目前印制电路板的主要检测方式主要有:人工目测、自动光学检测、超声检测、X射线检测、太赫兹成像技术等,随着印制电路板加工工艺逐渐精密化、细致化,且海上环境复杂多变,受噪音的影响较大,会降低检测所得到的结果,所以传统的检测方法可能难以对印制电路板中的缺陷进行准确地判断,从而造成难以估量的代价,因此需要更精密,更准确的检测方式。本文以红外热波雷达成像技术作为检测方法,以海上三防涂覆印制电路板作为对象进行检测,并进行盲分离降噪试验研究。论文的主要工作如下:首先,分析研究了印制电路板传统的检测方法,并对比出了它们各自的优缺点;分析了红外热波成像检测技术国内外的研究现状和盲分离增强技术的研究现状,确定出研究此课题的意义,确立了本文各章的研究内容和流程路线。其次,通过有限元仿真方法建立了Chirp热流作用于印制电路板的二维物理模型,然后使用有限元软件对模型中缺陷区域和非缺陷区域中的温度变化情况进行了仿真探索。并针对于Chirp调制参数和电路板缺陷的尺寸参数进行仿真计算,运用Chirp锁相算法提取得到各组仿真结果,通过分析确定了连续线性调频信号参数发生改变后的Chirp锁相幅值和相位的影响与规律。再次,设计了海上三防涂覆印制电路板试样,选用卤素光作为热源加热电路板上表面,并对热波雷达信号进行了特征提取。对印制电路板分层缺陷通过试验系统进行了试验研究,对特征提取算法的缺陷检测信噪比进行了对比,研究了不同Chirp调制参数与缺陷尺寸对检测结果的影响及规律。最后,运用降噪算法对加入混合噪声的特征图像进行了降噪处理,通过比较不同算法处理后的特征图像与计算得到的信噪比,选定Tucker分解算法为优化的对象,并构造了需要优化的目标函数。采用优化算法对目标函数进行优化迭代,通过分析比较各优化算法优化的结果,确定了Nelder-Mead算法与粒子群算法在迭代优化中的优势。并将Nelder-Mead算法与粒子群算法相结合,进行快速优化迭代得到最优解,提高了降噪特征图像的成像效果,实现特征图像的盲分离降噪。

关键词：印制电路板分层缺陷热波雷达成像图像盲分离

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含分层缺陷复合材料的钻削加工轴向力研究

工程机械 2024年第5期55卷 33-38+256页

作者：张晓宇鲍益东王志远南京航空航天大学国营芜湖机械厂

采用双层铝箔预制含分层缺陷碳纤维增强复合材料（CFRP）层合板，并进行钻削仿真及加工试验，研究CFRP在不同分层深度、分层尺寸等缺陷状态及不同钻削位置、钻削转速等加工参数变量条件下加工轴向力变化，实现分层缺陷CFRP钻削性能定性... 详细信息

采用双层铝箔预制含分层缺陷碳纤维增强复合材料（CFRP）层合板，并进行钻削仿真及加工试验，研究CFRP在不同分层深度、分层尺寸等缺陷状态及不同钻削位置、钻削转速等加工参数变量条件下加工轴向力变化，实现分层缺陷CFRP钻削性能定性评估。研究结果表明，含分层缺陷的层合板在钻削过程中存在二次进给阶段，加剧损伤演化，低转速、高进给以及大分层尺寸导致加工轴向力增大，加工质量降低。与大多数学者开展的完整CFRP复合材料钻削加工研究不同，考虑了结构损伤修理中常见的单侧机加工况，采用无支撑钻削，为含分层缺陷CFRP实际场景下的机械修理钻削情况提供了理论参考。

关键词：碳纤维复合材料分层缺陷钻削加工修理

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SPA-H钢分层缺陷问题分析及改进措施

鞍钢技术 2024年第1期 59-62页

作者：李超尚德义徐英士赵文涛刘博田永久张宏亮鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司辽宁营口115007 鞍钢股份有限公司制造管理部辽宁鞍山114021

针对SPA-H热轧板加工过程中出现的分层缺陷问题,通过宏观观察、金相分析、组织分析后认为,材料中的Al_(2)O_(3)夹杂物及偏析是导致分层缺陷的主要原因。采取了降低转炉终点氧含量、优化钢包顶渣改质工艺、全程保护浇铸、确定拉速为(1.55... 详细信息

针对SPA-H热轧板加工过程中出现的分层缺陷问题,通过宏观观察、金相分析、组织分析后认为,材料中的Al_(2)O_(3)夹杂物及偏析是导致分层缺陷的主要原因。采取了降低转炉终点氧含量、优化钢包顶渣改质工艺、全程保护浇铸、确定拉速为(1.55±0.05) m/min、确定过热度为(25±5)℃等措施后,夹杂缺陷返修率为零,材料中未发现明显偏析。

关键词： SPA-H钢分层缺陷夹杂物偏析

碳纤维复合材料分层缺陷的超声相控阵检测方法研究

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中国设备工程 2024年第1期 191-192页

作者：朱滨海王佳付国李怡琳程梦婷南京航空航天大学江苏南京211106 成都国营锦江机器厂四川成都610043

CFRP是一种具有较低的相对密度、较高的比强度和较大的比模量的材料,它已经被广泛应用于航空航天、汽车等领域。然而,由于它在生产和使用过程中容易出现分层缺陷,这会严重影响它的力学性能。因此,我们开发了一种新的超声相控阵检测方法... 详细信息

CFRP是一种具有较低的相对密度、较高的比强度和较大的比模量的材料,它已经被广泛应用于航空航天、汽车等领域。然而,由于它在生产和使用过程中容易出现分层缺陷,这会严重影响它的力学性能。因此,我们开发了一种新的超声相控阵检测方法来解决这个问题。首先,利用超声相控阵检测仪器测量了不同大小和位置的分层缺陷超声A扫描信号;其次,通过设置A扫描信号的闸门,提取闸门内的幅值和深度信息作为表征分层缺陷大小和位置的信号特征;最后,利用提取的幅值和深度信号特征分别构建了分层缺陷的C扫描图像。结果表明,超声相控阵技术对分层缺陷有良好的成像效果,基于深度特征的图像可以准确识别分层缺陷的位置;而基于深度和幅值特征的图像,用于识别分层缺陷的轮廊。

关键词：碳纤维复合材料分层缺陷超声相控

分层缺陷对复合材料壳体裙连接区轴向承载性能影响分析

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固体火箭技术 2023年第6期46卷 930-937页

作者：沈镇席近远杨东王晨校金友刘新东西安航天复合材料研究所西安710025 西北工业大学西安710072

为掌握固体发动机复合材料壳体裙连接区在复合材料界面分层缺陷状态下的承载性能,基于损伤失效分析方法研究了裙连接区不同界面、不同位置存在不同大小的复合材料分层/脱粘缺陷时的承载能力,分析了缺陷对裙连接区结构局部屈曲、裂纹扩... 详细信息

为掌握固体发动机复合材料壳体裙连接区在复合材料界面分层缺陷状态下的承载性能,基于损伤失效分析方法研究了裙连接区不同界面、不同位置存在不同大小的复合材料分层/脱粘缺陷时的承载能力,分析了缺陷对裙连接区结构局部屈曲、裂纹扩展及损伤失效的影响规律。结果表明,复合材料层间界面存在临界缺陷尺寸,当缺陷小于临界尺寸时,结构承载能力基本不变,当缺陷大于该临界尺寸时,连接区的失效形式和极限载荷均受到较大影响;对于复合材料轴向补强层与环向缠绕层之间的初始分层缺陷而言,当缺陷位置处于裙连接区过渡层轴向位置之后时,裙连接区的承载方式无明显变化,仍受整体屈曲的控制;但缺陷位置与裙连接区过渡层轴向位置相同时,则易发生局部屈曲,对连接区承载能力影响较大。

关键词：复合材料壳体裙连接区分层缺陷损伤失效分析轴向承载

碳纤维增强树脂复合材料齿槽加工中分层缺陷的形成机制

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复合材料学报 2021年第12期38卷 4042-4051页

作者：苏飞欧阳晨恺李枫郑雷湖南科技大学智能制造研究院湘潭411201 湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室湘潭411201 盐城工学院机械工程学院盐城224051

针对碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber-reinforced plastic,CFRP)齿槽加工中易产生分层缺陷的问题,尤其以切出侧最严重。根据齿槽加工中分层缺陷的形成过程,重点构建CFRP齿槽加工切出侧最表层材料分层形成的临界切削力模型,并以平... 详细信息

针对碳纤维增强树脂复合材料(Carbon fiber-reinforced plastic,CFRP)齿槽加工中易产生分层缺陷的问题,尤其以切出侧最严重。根据齿槽加工中分层缺陷的形成过程,重点构建CFRP齿槽加工切出侧最表层材料分层形成的临界切削力模型,并以平纹编织CFRP为研究对象,采用T型铣刀进行试验,从力学角度揭示齿槽加工中分层缺陷的形成机制。结果表明:齿槽上下两侧的经向纤维分层缺陷较小;A情形(有支撑)、B情形(无支撑)下纬向纤维分层缺陷产生的临界切削力均较小,因此,齿槽加工中分层缺陷均易产生,尤其是B情形;A、B两种情形下单束纤维临界力均在边缘附近呈较大值,中间部位临界力变化较小及纤维的变形均以中间部分较大,边缘部位变形小,由此导致A、B两种情形下的分层缺陷均以单束纤维为边界形成半月弧形"波峰";随着每齿进给量f;和切削速度V;的增大,两种情形下的分层缺陷均呈增大趋势。试验结果与临界力理论推导结果基本一致。

关键词： CFRP 齿槽加工分层缺陷形成机制临界切削力

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