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Kevlar织物增强复合材料层合板冲击损伤特性研究

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西北工业大学学报 2002年第3期20卷 486-491页

作者：黄英刘晓辉李郁忠西北工业大学化学工程系陕西西安710072

采用空气炮实验装置、渗透剂增强的 X射线照相法和高强光背射法 ,对中心受到横向冲击的 Kevlar/环氧层合板的冲击损伤情况进行了研究 ,借助于有限元程序对层合板的应力状态进行分析、计算 ,讨论了冲击速度、铺层角、弹丸质量变化时材料... 详细信息

采用空气炮实验装置、渗透剂增强的 X射线照相法和高强光背射法 ,对中心受到横向冲击的 Kevlar/环氧层合板的冲击损伤情况进行了研究 ,借助于有限元程序对层合板的应力状态进行分析、计算 ,讨论了冲击速度、铺层角、弹丸质量变化时材料的破坏机理与特征。

关键词： Kevlar织物复合材料层合板冲击损伤装甲防护抗弹复合材料应力分析

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金属薄板件的冲击损伤定位方法研究

金属薄板件的冲击损伤定位方法研究

作者：王绍桂林电子科技大学

学位级别：硕士

金属薄板件作为承载结构被广泛应用于工程领域,当薄板结构遭受外物冲击、碰撞产生损伤时将会严重威胁到制件的表面质量,容易引发灾难性事故。目前,对金属薄板结构的健康状态监测方法有很多,其中压电监测技术被普遍运用。本文在研究结构... 详细信息

金属薄板件作为承载结构被广泛应用于工程领域,当薄板结构遭受外物冲击、碰撞产生损伤时将会严重威胁到制件的表面质量,容易引发灾难性事故。目前,对金属薄板结构的健康状态监测方法有很多,其中压电监测技术被普遍运用。本文在研究结构健康监测的基础上,通过理论分析、数据仿真、实验验证等途径深入研究了金属薄板件上发生冲击损伤时的压电信号特征、传播特性以及信号的降噪、时延估计和定位算法等关键技术,完成了金属薄板件上损伤定位的方案设计与实验分析。具体的研究内容为:1、首先,介绍了金属薄板件中Lamb的产生和传播特性,并根据冲击损伤产生信号的特征确定了该信号中Lamb波的S、A模态,然后绘制出0.3 cm钢板件中各模态波传播的频散曲线,并依据多模态特征和频散曲线确定了以下两种损伤定位方案。2、针对冲击损伤信号中存在的白噪声、机械噪声等,主要研究了信号的降噪技术。详细介绍了小波变换(WPT)、经验模态分解(EMD)、集合经验模态分解(EEMD)、变分模态分解(VMD)等降噪方法,并提出了WPT-EEMD的降噪算法。该方法对原信号进行改进的小波阈值降噪后,再利用EEMD将有用信号和噪声进一步细分,并根据模态分量与原信号间的能量占比、相关性等准则选取其中含有损伤信息的模态分量进行重构,达到降噪的目的。经仿真实验结果表明相比其它降噪方法WPT-EEMD降噪后的信号具有更高的信噪比和更小的失真度。最后,结合延时叠加算法,提出了对WPT-EEMD降噪后的信号进行能量阈值检测获取时延的损伤源定位方案,经真实实验结果表明在50cm×50cm钢板件范围内该方案损伤源定位的平均误差在2.55 cm。3、针对损伤信号传播中的多模态特征,主要研究了损伤信号的时延估计方法。借鉴互相关、短时能量阈值等时延估计法,本文提出了一种基于VMD的最优时差算法。该方法在信噪较低的情况下,通过VMD变分模态分解获取各模态分量,使损伤信号的有效信息和噪声信号处在不同的IMF分量中,再通过互相关逐频段估计时延,从中筛选出波动最小、标准差最小的频段,用于定位分析。经仿真实验结果表明随着信噪比降低最优时差算法相比其它方法具有更稳定的时延估计性能与更小的误差。最后,结合延时叠加算法,提出了对损伤信号进行VMD分解和最优时差估计的损伤源定位方案,经真实实验结果表明在50cm×50cm钢板件范围内该方案损伤源定位的横纵坐标误差分别在9.4%和3.4%以内。4、为了满足实用性的需求,设计并搭建了钢板件冲击损伤定位测试系统,主要设计有包括信号调理、数据采集以及Lab VIEW数据处理等主要模块,并对损伤定位试验系统进行了定位点的测试实验与结果分析。

关键词：损伤定位冲击损伤金属薄板降噪算法时延估计

复合材料中的非线性Lamb波及对冲击损伤检测

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复合材料中的非线性Lamb波及对冲击损伤检测

作者：胡诗诚厦门大学

学位级别：硕士

复合材料因为其具有比强度高、比刚度大和重量轻等优点已经逐渐被广泛应用于航空航天等产业。但是在制造与服役过程中,复合材料不可避免的会受到损伤。而低速冲击造成的不可见的内部微损伤是复合材料的常见损伤形式,这将影响其使用可靠... 详细信息

复合材料因为其具有比强度高、比刚度大和重量轻等优点已经逐渐被广泛应用于航空航天等产业。但是在制造与服役过程中,复合材料不可避免的会受到损伤。而低速冲击造成的不可见的内部微损伤是复合材料的常见损伤形式,这将影响其使用可靠性与寿命,甚至会导致整体结构的突然失效而造成灾难性的后果。为了保证复合材料的使用安全,有必要对其内部微损伤进行检测。相较于传统超声检测技术,由于具有检测范围广,微损伤识别和性价比高等优点,非线性超声导波技术已经成为了检测复合材料损伤的有效方法之一。本文以1 mm厚碳纤维复合材料(CFRP)为研究对象,探究多种非线性超声导波技术对不同程度的冲击损伤进行检测。首先利用Lamb波二阶谐波法对复合材料进行检测,在频散曲线中确定满足相匹配条件的激励模态进行实验,提取相关频域信息分析数据,实验结果表明:Lamb波相关非线性参数随冲击损伤程度增加而增加,相较于完整试件,15J损伤试件相关非线性参数增加200%。随后用Lamb波相反转方法对损伤检测,该方法抵消基频幅值且增大二阶谐波幅值,有效提高了信噪比,实验结果与仅用二阶谐波法检测具有一致性。为了避免实验设备中非线性的干扰,提出了基于Lamb波共线混叠的非线性超声检测技术,根据同步性条件确定激励模态,搭建检测系统,通过时间延迟将不同激励频率的Lamb波模态同向混叠对复合材料进行检测,提取基频波与和频边带和差频边带的频域幅值计算相关非线性参数,结果显示随着冲击能量的增加相关非线性参数也增加。同时设置不同激励频率优化该方法激励模态。最后,本文研究了基于SPC(Sideband Peak Count)边带阂值法的非线性Lamb波检测技术,提出了该技术表征材料非线性的方式,以此确定针对该复合材料试件的最优检测频率并对冲击损伤试件进行检测。结果发现,当阈值线为最大值1-10%时,基频为1.95 MHz和2.25 MHz的峰值数最多;利用该基频组合检测复合材料损伤时,随着损伤程度增加边带峰值数量也呈递增趋势。

关键词：非线性Lamb波复合材料冲击损伤

复合材料加筋壁板冲击损伤特性及损伤容限研究进展

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材料科学与工程学报 2010年第4期28卷 624-632页

作者：林智育许希武飞行器结构力学与控制教育部重点实验室南京航空航天大学结构强度研究所江苏南京210016

根据近年来复合材料层合板和加筋壁板的冲击损伤特性及损伤容限方面的研究文献,从试验研究和理论分析两方面综述了其研究进展。将含冲击损伤复合材料层板压缩强度分析方法分为五类:宏观唯象法、子层屈曲法、开口等效法、软化夹杂法、累... 详细信息

根据近年来复合材料层合板和加筋壁板的冲击损伤特性及损伤容限方面的研究文献,从试验研究和理论分析两方面综述了其研究进展。将含冲击损伤复合材料层板压缩强度分析方法分为五类:宏观唯象法、子层屈曲法、开口等效法、软化夹杂法、累积损伤法,并分析了各类方法的特点和存在的问题。最后对有待进一步研究的问题作了展望。

关键词：复合材料加筋壁板冲击损伤损伤容限

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脆性夹心复合材料层合板冲击损伤研究

工程塑料应用 1995年第1期23卷 30-32页

作者：夏裕彬沈真中航总公司637研究所中航总公司623研究所

通过冲击损伤试验,揭示了脆性夹心复合材料层合板的损伤机理,并提出了用于此类结构材料制余强度预测的一套工程计算方法。

关键词：复合材料层合板冲击损伤强度玻璃纤维

低能量冲击损伤复合材料飞机结构的强度性能研究

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航空学报 1998年第2期19卷 232-235页

作者：童明波陈普会曾建江南京航空航天大学

论述了含冲击损伤复合材料飞机结构的强度性能，涉及到该研究领域的主要方面，包括复合材料冲击损伤机理及特点、冲击损伤对结构性能的影响、耐久性／损伤容限要求及设计分析方法等。讨论如何进一步提高复合材料飞机结构冲击强度的设计... 详细信息

论述了含冲击损伤复合材料飞机结构的强度性能，涉及到该研究领域的主要方面，包括复合材料冲击损伤机理及特点、冲击损伤对结构性能的影响、耐久性／损伤容限要求及设计分析方法等。讨论如何进一步提高复合材料飞机结构冲击强度的设计水平。

关键词：复合材料冲击损伤强度性能飞机结构低能量

动态冲击损伤对炭/炭复合材料压缩行为的影响

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材料科学与工程学报 2009年第1期27卷 24-27页

作者：袁秦鲁李玉龙李淑萍郭领军西北工业大学航空学院陕西西安710072 西北工业大学材料科学与工程学院陕西西安710072

本文在利用split Hopkinson pressure bar装置对碳毡增强的炭/炭(C/C)复合材料进行动态冲击损伤的基础上,利用CSS44000电子万能试验机测定了其冲击后的压缩性能,探讨了动态冲击损伤对C/C复合材料横向压缩破坏行为的影响。研究结果表明:... 详细信息

本文在利用split Hopkinson pressure bar装置对碳毡增强的炭/炭(C/C)复合材料进行动态冲击损伤的基础上,利用CSS44000电子万能试验机测定了其冲击后的压缩性能,探讨了动态冲击损伤对C/C复合材料横向压缩破坏行为的影响。研究结果表明:C/C复合材料具有较强的抗动态冲击损伤能力;未受冲击损伤复合材料的压缩破坏具有剪切失效特征,而冲击损伤后其压缩破坏具有剪切与分层失效特征。

关键词： C/C复合材料冲击损伤 SHPB 压缩特性

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基于电学特性库尔勒香梨冲击损伤模型构建

包装工程 2022年第9期43卷 65-73页

作者：于世辉牛希跃唐玉荣兰海鹏刘扬张宏塔里木大学机械电气化工程学院新疆阿拉尔843300 南疆特色农产品深加工兵团重点实验室新疆阿拉尔843300

目的为了有效量化库尔勒香梨因冲击载荷造成的损伤,实现库尔勒香梨冲击损伤量化评价。方法以不同成熟度库尔勒香梨为实验材料,探究不同成熟度下冲击高度与香梨损伤程度的关系,构建冲击高度与香梨损伤程度模型,依据电学特性检测系统构建... 详细信息

目的为了有效量化库尔勒香梨因冲击载荷造成的损伤,实现库尔勒香梨冲击损伤量化评价。方法以不同成熟度库尔勒香梨为实验材料,探究不同成熟度下冲击高度与香梨损伤程度的关系,构建冲击高度与香梨损伤程度模型,依据电学特性检测系统构建不同测试频率下电学参数并联等效电容(Cp)与冲击损伤程度的量化模型。结果在同一冲击高度下,香梨损伤程度与成熟度成正比关系。当成熟度为H1—H5,冲击高度为30 cm,与瓦楞纸板进行冲击时,香梨表面未发现损伤。当冲击高度达到150 cm时,不同成熟度香梨表皮均已破损,不同成熟度香梨冲击高度与损伤程度量化模型决定系数R2为0.9849~0.9985,可有效量化评价不同成熟度香梨冲击高度与损伤程度的关系。在同一测试频率下,Cp值随着香梨损伤程度的增加而增大。随着测试频率的升高,电学参数Cp值逐渐减小,5种测试频率、不同成熟度下的量化模型决定系数R2的平均值由高到低为1 kHz、1 MHz、10 kHz、100 kHz、100 Hz。结论在测试频率1 kHz下,所构建的电学参数Cp与冲击损伤面积的量化模型检测效果相对最优,能够有效量化评价香梨的损伤程度。该模型的构建为香梨冲击损伤鉴别提供了理论依据。

关键词：库尔勒香梨冲击损伤电学特性模型构建损伤量化

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结构应力对飞机壁板冲击损伤影响的仿真分析

弹箭与制导学报 2010年第5期30卷 224-226页

作者：侯满义范惠林李曙林空军航空大学航空军械工程系长春130022 空军工程大学工程学院西安710038

为了明确飞机壁板中存在的结构应力对于冲击损伤的影响,基于ANSYS/LS-DYNA隐式-显式连续求解方法,建立了预加载荷飞机壁板受射弹冲击的动力有限元模型,对存在结构应力的壁板受冲击的损伤响应进行了计算分析,分别比较了壁板在受周向拉伸... 详细信息

为了明确飞机壁板中存在的结构应力对于冲击损伤的影响,基于ANSYS/LS-DYNA隐式-显式连续求解方法,建立了预加载荷飞机壁板受射弹冲击的动力有限元模型,对存在结构应力的壁板受冲击的损伤响应进行了计算分析,分别比较了壁板在受周向拉伸载荷、压缩载荷和无载荷三种应力条件下以及在不同水平应力条件下受到射弹高速冲击和极限速度冲击的响应情况,结果表明:压缩应力对促进结构的屈曲变形、拉伸应力对增大冲击损伤的孔径和程度影响明显。

关键词：爆炸力学冲击损伤战伤飞机壁板结构应力有限元仿真