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复合材料低速冲击损伤超声红外热波检测能力评估

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仪器仪表学报 2016年第5期37卷 1124-1130页

作者：李胤田干杨正伟张炜罗文源火箭军工程大学602教研室西安710025 中国酒泉卫星发射中心酒泉736200

为评估超声红外热成像对复合材料低速冲击损伤的检测能力,提出了评估流程和评估标准。设计并制作了复合材料层合板,分别采用超声红外热成像和超声C扫描两种方法对不同冲击能量下的冲击损伤进行了检测研究,以超声C扫描结果作为参照,对比... 详细信息

为评估超声红外热成像对复合材料低速冲击损伤的检测能力,提出了评估流程和评估标准。设计并制作了复合材料层合板,分别采用超声红外热成像和超声C扫描两种方法对不同冲击能量下的冲击损伤进行了检测研究,以超声C扫描结果作为参照,对比分析了超声红外热成像的检测结果并对损伤大小进行了定量识别。结果表明:超声红外热成像不仅能够对冲击损伤进行准确的定位,还能有效地检测出冲击引起的纤维断裂、基体开裂和分层等具体的损伤形式,检测速度快,非常适合用于在线检测;与超声C扫描相比,超声热成像方法对冲击损伤大小的识别误差小于6%,检测精度较高,满足检测要求。

关键词：超声红外热成像复合材料低速冲击损伤超声C扫描检测能力评估

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复合材料低速冲击损伤研究及等效模型的应用

工程力学 2012年第A02期29卷 15-22页

作者：庄茁宋恒旭彭涛汪丽媛清华大学航天航空学院北京100084 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所成都610041

复合材料低速冲击损伤的特殊性及危害性使得对航空复合材料冲击损伤的评估尤为重要。该文通过建立数值计算模型并结合实验数据解决了4个方面的应用问题:1)在ABAQUS子程序VUMAT中引入损伤模式及损伤演化,结合层间连接单元对层合板低速冲... 详细信息

复合材料低速冲击损伤的特殊性及危害性使得对航空复合材料冲击损伤的评估尤为重要。该文通过建立数值计算模型并结合实验数据解决了4个方面的应用问题:1)在ABAQUS子程序VUMAT中引入损伤模式及损伤演化,结合层间连接单元对层合板低速冲击损伤进行了模拟;2)损伤容限设计方法要求对含缺陷结构的极限强度做出正确的评估,通过ABAQUS子程序USDFLD引入损伤模式及材料折减方案,得到了含圆孔的层合板极限拉压强度;3)通过ABAQUS子程序UMAT引入损伤模式及刚度折减方案,结合层间连接单元,模拟了含预制分层的层合板压缩失效问题;4)针对共用铺层结构的工程有限元计算问题,提出了力学等效模型,将该模型应用到结构级的静力实验模拟并拓展至结构冲击模拟。

关键词：复合材料 ABAQUS子程序低速冲击损伤等效模型损伤数据库

基于红外热成像的CFRP复合材料低速冲击损伤表征

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复合材料学报 2022年第8期39卷 4164-4171页

作者：朱笑袁丽华南昌航空大学无损检测教育部重点实验室南昌330063

采用红外热成像检测技术对20 J、40 J冲击载荷下的碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料层合板表面与内部损伤进行识别。针对内部缺陷定量提取不准确的问题,通过分析红外图像空域特征,提出一种多尺度八方向边缘检测图像分割算法。首先依据敏... 详细信息

采用红外热成像检测技术对20 J、40 J冲击载荷下的碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料层合板表面与内部损伤进行识别。针对内部缺陷定量提取不准确的问题,通过分析红外图像空域特征,提出一种多尺度八方向边缘检测图像分割算法。首先依据敏感区域最大标准差法选取最优图像并采用模糊C均值聚类算法对红外缺陷图像进行预分割获取先验信息,然后构建圆形卷积模板对红外图像进行多尺度八方向卷积运算,引入OTSU算法分割梯度图像,结合形态学运算得到缺陷边缘图,对目标区域进行连通域分析,实现缺陷特征的定量提取。研究结果表明,本文算法提高了损伤区域弱边缘的检测能力,保证了缺陷边缘的完整性与连通性,相较于传统图像分割方法在缺陷面积、长径、短径的检测精度上分别提升了20.41%、5.61%、9.77%以上。

关键词：脉冲热成像 CFRP复合材料低速冲击损伤模糊C均值聚类特征提取

z-pin增韧复合材料层合板低速冲击损伤过程研究

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工程力学 2006年第A01期23卷 209-216页

作者：滕锦李斌太庄茁清华大学航天航空学院北京100084 北京航空材料研究院北京100095

从z-pin增韧复合材料层合板低速冲击实验出发,考虑了复合材料层合板在受低速冲击时的分层及基体开裂等四种损伤形式,引入适当的损伤判据,对T300/3234碳纤维树脂基复合材料层合板的低速冲击损伤过程进行有限元模拟。结果表明,采用碳纤维... 详细信息

从z-pin增韧复合材料层合板低速冲击实验出发,考虑了复合材料层合板在受低速冲击时的分层及基体开裂等四种损伤形式,引入适当的损伤判据,对T300/3234碳纤维树脂基复合材料层合板的低速冲击损伤过程进行有限元模拟。结果表明,采用碳纤维钉z-pin增韧使得冲击后层间分层区域面积减小50%左右,有限元结果与实验数据吻合。

关键词： z-pin增韧低速冲击损伤分层有限元模拟失效准则

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编织复合材料低速冲击损伤超声热成像检测

红外技术 2023年第8期45卷 876-883页

作者：李胤宋远佳江海军陈飞张凯中国空气动力研究与发展中心四川绵阳621000 南京诺威尔光电系统有限公司江苏南京210014

编织复合材料低速冲击损伤主要为内部的分层损伤,采用目视检测无法有效检测损伤,损伤使得结构承载能力严重降低,威胁编织复合材料构件的安全使用。本文使用超声红外热成像技术对编织复合材料低速冲击损伤进行无损检测研究,使用10J、20J... 详细信息

编织复合材料低速冲击损伤主要为内部的分层损伤,采用目视检测无法有效检测损伤,损伤使得结构承载能力严重降低,威胁编织复合材料构件的安全使用。本文使用超声红外热成像技术对编织复合材料低速冲击损伤进行无损检测研究,使用10J、20J、30J、40J、50J的冲击能量制作了5个试件。对超声激励过程的温升曲线、空间温度曲线进行了详细分析;对比不同冲击能量试件发现,低速冲击下损伤主要是内部损伤,冲击能量越大,损伤区域越大,且损伤具有延展性。采用曲线分类算法对损伤区域进行了定量识别,发现编织复合材料损伤面积和冲击能量成线性关系。

关键词：超声红外热成像编织复合材料低速冲击损伤无损检测

复合材料层合板低速冲击损伤激光散斑干涉无损检测研究

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应用激光 2012年第6期32卷 527-531页

作者：顾国庆王开福南京航空航天大学航空宇航学院江苏南京210016

复合材料层合板在外界激励下很容易产生层合板表面无法探测到的内部低速冲击损伤,从而引起材料失效甚至破坏。首先通过对低速冲击后的层合板进行目视检测获得了层合板受冲击后的若干损伤特征,然后利用数字散斑干涉测量技术(DSPI)对受到... 详细信息

复合材料层合板在外界激励下很容易产生层合板表面无法探测到的内部低速冲击损伤,从而引起材料失效甚至破坏。首先通过对低速冲击后的层合板进行目视检测获得了层合板受冲击后的若干损伤特征,然后利用数字散斑干涉测量技术(DSPI)对受到低速冲击的层合板在热载下进行内部低速冲击损伤检测。实验结果表明DSPI技术通过观察散斑干涉条纹的不规则分布即可准确、灵敏识别复合材料层合板表面难以观察到的内部低速冲击损伤,并且通过图像处理技术及相移技术可以准确评估内部低速冲击损伤对复合材料层合板的结构变形带来的影响。

关键词：激光无损探伤复合材料层合板目视检测数字散斑干涉术(DSPI) 低速冲击损伤相移技术

整体中空夹层复合材料低速冲击损伤及剩余强度实验研究

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材料工程 2009年第S2期37卷 289-293页

作者：周光明朱波南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

简要论述了整体中空夹层复合材料低速冲击及冲击后剩余强度的研究情况,选取了三种不同规格的试件进行了不同能量下的低速冲击试验和冲击后的拉伸,压缩强度试验,得到不同能量下材料的损伤情况和强度变化曲线。实验结果与国外相关文献进... 详细信息

简要论述了整体中空夹层复合材料低速冲击及冲击后剩余强度的研究情况,选取了三种不同规格的试件进行了不同能量下的低速冲击试验和冲击后的拉伸,压缩强度试验,得到不同能量下材料的损伤情况和强度变化曲线。实验结果与国外相关文献进行了对比,与文献结果具有一致的变化规律,对整体中空夹层复合材料的运用及推广有一定得参考意义。

关键词：整体中空夹层复合材料低速冲击损伤剩余强度

不同冲击参数下Nomex蜂窝板的低速冲击损伤

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材料科学与工程学报 2023年第2期41卷 247-253页

作者：王丽红张明康郑州铁路职业技术学院机车车辆学院河南郑州451460 郑州铁路职业技术学院、轨道交通智能安全工程技术研究中心河南郑州451460

Nomex蜂窝板因具有轻质、高强度的特点,在航空航天、高速列车、船舶制造等领域得到了越来越广泛的应用。但特殊的三明治夹层结构使其对冲击载荷特别敏感,较小的冲击载荷都可能对结构造成不可避免的损伤,从而使结构力学性能下降。针对No... 详细信息

Nomex蜂窝板因具有轻质、高强度的特点,在航空航天、高速列车、船舶制造等领域得到了越来越广泛的应用。但特殊的三明治夹层结构使其对冲击载荷特别敏感,较小的冲击载荷都可能对结构造成不可避免的损伤,从而使结构力学性能下降。针对Nomex夹层板的低速冲击性能,利用落锤冲击试验及精细化仿真模型探究Nomex蜂窝板在不同直径冲头和不同能量冲击下的力学性能反馈及损伤情况,并建立最大峰值力的理论计算模型,以判断服役蜂窝板遭受损伤的工况环境,对蜂窝板的实用工况调整提供一定的参考。

关键词： Nomex蜂窝板低速冲击损伤冲击参数精细化仿真模型最大峰值力理论计算

非热压罐预浸料T700SC/#2510层板的低速冲击损伤特性

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玻璃钢／复合材料 2015年第9期 74-76页

作者：孔德拴管国阳中航通飞研究院有限公司珠海519040 南昌大学南昌330031

通过试验研究了一种非热压罐(Out of Autoclave,简称OOA)预浸料T700SC/#2510层压板的低速冲击损伤特性。针对三种典型铺层方案,获得了层压板的凹坑深度-单位厚度冲击能量(d-e)、损伤面积-单位厚度冲击能量(S-e)和冲击后压缩强度-凹坑深... 详细信息

通过试验研究了一种非热压罐(Out of Autoclave,简称OOA)预浸料T700SC/#2510层压板的低速冲击损伤特性。针对三种典型铺层方案,获得了层压板的凹坑深度-单位厚度冲击能量(d-e)、损伤面积-单位厚度冲击能量(S-e)和冲击后压缩强度-凹坑深度(σ-d)曲线,以及三个批次的该OOA预浸料准各向同性层压板在标准冲击能量6.7J/mm下的剩余压缩强度结果。结果表明,T700SC/#2510材料体系冲击表面损伤不明显,但内部损伤却较大;该OOA预浸料的d-e曲线、S-e曲线和σ-d曲线均存在拐点现象;准各向同性铺层可以吸收更高的冲击能量,但也导致了更大的内部分层损伤;该OOA预浸料的CAI强度满足第二代OOA预浸料的指标。

关键词：非热压罐预浸料碳纤维/环氧复合材料低速冲击损伤冲击后压缩