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纺织学报 2017年第8期38卷 68-74页

作者：万振凯张志钢贾敏瑞包玮琛董卿霞天津工业大学信息化中心天津300387

为研究三维编织复合材料的实时结构健康状态监控,针对三维六向编织复合材料编织结构,采用三维四步六向编织方法将碳纳米线传感器以轴向纱和六向纱形式嵌入复合材料中,提出了一种构建智能三维复合材料的方法,建立了基于碳纳米线的三维编... 详细信息

为研究三维编织复合材料的实时结构健康状态监控,针对三维六向编织复合材料编织结构,采用三维四步六向编织方法将碳纳米线传感器以轴向纱和六向纱形式嵌入复合材料中,提出了一种构建智能三维复合材料的方法,建立了基于碳纳米线的三维编织复合材料试件内部损伤监测系统。基于碳纳米线测量的电阻值矩阵,采用四分矩阵奇异值分解方法分析信号矩阵的主要特征,计算试件内部的损伤准确位置。实验采用5种不同类型损伤试件进行分析,结果表明,该方法计算的试件内部损伤位置与实际损伤一致,测量的损伤位置坐标误差小于1。该研究可为智能三维编织复合材料的健康监测发展提供理论基础。

关键词：三维六向编织复合材料碳纳米线传感器内部缺陷无损检测奇异值分解

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三维六向编织复合材料力学性能及其参数反演分析

三维六向编织复合材料力学性能及其参数反演分析

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作者：徐德昇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

三维六向编织复合材料是在三维四向编织预成型体的基础上,分别在纵向和横向上添加不动纱而形成的一种整体结构性能良好的编织结构,因其除了具有高比刚度、高比强度的优点之外,在面外性能、剪切性能、结构可设计性等方面表现优异,故在航... 详细信息

三维六向编织复合材料是在三维四向编织预成型体的基础上,分别在纵向和横向上添加不动纱而形成的一种整体结构性能良好的编织结构,因其除了具有高比刚度、高比强度的优点之外,在面外性能、剪切性能、结构可设计性等方面表现优异,故在航空航天领域应用前景广阔。但研究其力学行为的文献报道较少,仅有的研究主要针对的是不同编织角、不同纤维体积分数对材料拉伸或连接性能的影响,这是设计阶段材料选型和使用过程中工艺要求所需要的,但作为一种典型的正交各向异性和拉压双模量复合材料,在设计和使用阶段,还需重点考虑材料在不同工况下、不同方向上的力学性能差异,此外,针对材料刚度的预报,目前还缺乏与真实细观结构观测结果的结合和考虑拉压不同性能,而且借鉴于纤维增强层合板相关实验标准,对材料进行性能测试,面临实验工作量大、周期长、效率低、费用高等困难,且在不同类型的实验之间,由于试样形状不一和复合材料数据的离散性,在对数据进行横向比较方面存在一定难度,急需发展一种一次实验测出多个力学性能参数的方法。因此,针对上述存在的不足和困难,本文主要进行以下三个方面的研究。首先对小编织角、中等纤维体积含量的T300/TDE86三维六向编织复合材料进行了不同工况下、不同方向上的力学性能试验,包括:纵向拉伸、三个不同方向上的压缩和面内剪切性能试验,获得了相应的强度和模量等数据,以及破坏模式与损伤机制,并详细横向比较了它们之间的异同及原因。其次在四步法编织工艺的基础上,对原始材料和烧去树脂后的材料进行了不同方位上不同纱线走向的观测,确定了材料的细观结构形式和特征参数,以及纱线之间的扭结、接触情况,在一定假设条件的基础上,考虑到材料宏观实际尺寸,建立了厚度方向上的全尺寸几何分析模型,采用已有文献关于纤维束和基体的组分材料力学性能参数,利用刚度组装技术对几何分析模型进行了不同方向上的刚度预报,预报结果与实验数据相比,除厚度方向压缩性能和面内剪切刚度误差较大外,其余吻合均较好,说明了本章刚度预报方法的准确性;最后联合使用数字图像相关技术(DIC)和有限元对三维六向编织复合材料的开孔试样在拉伸条件下进行了真实应变场和模拟应变场之间的误差分析,并搭建了优化更新平台,以支反力为约束条件,应变场误差为目标函数,采用单纯形法对四个面内性能参数为设计变量进行了优化,收敛结果与相应试验测试数据吻合较好,说明了该平台的可行性。

关键词：三维六向编织复合材料力学性能试验刚度预报参数反演

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大尺寸三维编织复合材料结构损伤指数特征

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纺织学报 2018年第9期39卷 65-70页

作者：万振凯李鹏贾敏瑞贡丽英张志钢天津工业大学信息化中心天津300387

为实现大尺寸三维编织复合材料内部损伤实时监测,针对三维六向编织复合材料的编织特点,将布拉格光栅(FBG)传感器嵌入三维编织复合材料预制件中,提出了大尺寸智能复合材料的制作方法。研究了大尺寸复合材料内部FBG传感器的拉伸特性,基于... 详细信息

为实现大尺寸三维编织复合材料内部损伤实时监测,针对三维六向编织复合材料的编织特点,将布拉格光栅(FBG)传感器嵌入三维编织复合材料预制件中,提出了大尺寸智能复合材料的制作方法。研究了大尺寸复合材料内部FBG传感器的拉伸特性,基于主成分分析方法提出了制件结构损伤检测算法,分析了相同损伤的4个制件的损伤指数表现特征。试验结果表明:FBG传感器能准确测量复合材料内部损伤变化;损伤指数可描述试件结构损伤程度。损伤指数T2和综合损伤指数Phi能迅速诊断制件内部损伤的存在性,对于制件的同一个损伤Phi指数计算值大于T2指数值,是其2倍以上,Phi指数可用于及时判断制件内部是否产生损伤,Q指数和I指数描述损伤的详细参数更加准确。

关键词：三维六向编织复合材料布拉格光栅损伤定位综合损伤指数应变传感器

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