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CFRP层压板脱黏缺陷红外脉冲热波层析成像检测

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北京航空航天大学学报 2023年第7期49卷 1847-1856页

作者：钟佳岑徐浩军魏小龙韩欣珉常怡鹏空军工程大学航空工程学院西安710038

为实现基于红外脉冲热波成像检测碳纤维增强塑料(CFRP)层压板脱黏缺陷的三维层析成像,完善外场定量检测保障体系,提高层压板在服役过程中的安全性和可靠性,开展了红外脉冲热波层析成像方法与检测技术研究。制备了一种人工脱粘缺陷试样,... 详细信息

为实现基于红外脉冲热波成像检测碳纤维增强塑料(CFRP)层压板脱黏缺陷的三维层析成像,完善外场定量检测保障体系,提高层压板在服役过程中的安全性和可靠性,开展了红外脉冲热波层析成像方法与检测技术研究。制备了一种人工脱粘缺陷试样,采用红外脉冲热波层析成像检测技术对脱粘缺陷进行检测,分析了脱粘区和非脱粘区的表面热信号瞬态响应过程及红外脉冲热波层析成像对脱粘缺陷的检测能力。通过脱粘区与非脱粘区基于对数多项式拟合的重构热信号差,计算得到热信号极值时间图像,分析了脱粘区极值时间变化规律及缺陷状态;采用核函数模糊C均值聚类对相同缺陷深度对应的极值时间数组进行二分类,由此计算数组平均值作为缺陷对应极值时间;将该时间与脱粘区极值时间数组建立统计关系来构造断层图像序列,并计算其对应的缺陷深度;在此基础上,利用等值面绘制方法实现层压板脱粘缺陷三维可视化。研究表明,红外脉冲热波层析成像能够定量检测CFRP层压板脱粘缺陷,准确可靠显示层压板内部缺陷的分布和形貌,检测缺陷深度与实际缺陷深度的最大相对偏差低于15%,对工程应用具有一定指导意义。

关键词：碳纤维增强塑料层压板脱黏缺陷红外脉冲热波成像层析检测

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苎麻/苯并噁嗪层压板的制备及其阻燃改性

高校化学工程学报 2015年第2期29卷 366-371页

作者：闫红强王华清程捷方征平浙江大学宁波理工学院高分子材料与工程研究所浙江宁波315100 浙江纺织服装职业技术学院浙江宁波315211

采用聚磷酸铵(APP)和磷氮类阻燃剂(NEWRAY911)对苎麻/苯并噁嗪树脂层压板进行阻燃改性,并通过万能材料试验机、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧实验、热失重仪(TG)和微型燃烧量热仪(MCC)对层压板性能进行分析。实验结果表明:经过APP改性后的... 详细信息

采用聚磷酸铵(APP)和磷氮类阻燃剂(NEWRAY911)对苎麻/苯并噁嗪树脂层压板进行阻燃改性,并通过万能材料试验机、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧实验、热失重仪(TG)和微型燃烧量热仪(MCC)对层压板性能进行分析。实验结果表明:经过APP改性后的层压板LOI有明显的增加,但只有当APP添加量达到7%时层压板的垂直燃烧才能通过V0级,且APP过多的添加也使层压板的力学性能有较大的损伤。采用NEWRAY911阻燃改性苎麻织物不仅可以使层压板的阻燃性能得到改善,同时也减少APP的添加量,使苎麻/苯并噁嗪树脂层压板在阻燃改性的同时保持了良好的力学性能。经APP和NEWRAY911改性后的层压板明显减缓了分解速率、燃烧热释放量及释放速率,提高了热分解的残炭量。

关键词：苎麻苯并噁嗪树脂层压板阻燃热分解微型燃烧量热仪

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含缺陷复合材料层压板的压缩破坏机理

航空学报 1991年第3期12卷 A105-A113页

作者：沈真陈普会刘俊石史庆起飞机强度研究所

本文综述了含缺陷(包括孔及冲击损伤)复合材料层压板在压缩载荷作用下的破坏机理及破坏模式,特别是对层压板构成最大威胁的低能量冲击损伤机理及压缩破坏模式作了比较深入的论述,总结出了四种破坏模式,并从分层断裂力学的观点出发给出... 详细信息

本文综述了含缺陷(包括孔及冲击损伤)复合材料层压板在压缩载荷作用下的破坏机理及破坏模式,特别是对层压板构成最大威胁的低能量冲击损伤机理及压缩破坏模式作了比较深入的论述,总结出了四种破坏模式,并从分层断裂力学的观点出发给出了解决含低能量冲击损伤层压板的压缩剩余强度估算的途径。

关键词：复合材料层压板压缩机理研究

复合材料层压板小质量冲击下分层扩展的接触力阈值识别

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振动与冲击 2018年第18期37卷 145-151页

作者：叶文勋于哲峰上海交通大学航空航天学院上海200240

识别出层压板小质量冲击下发生分层扩展时的接触力有助于确定导致其损伤的外物冲击能量。由解析模型的分析可知,局部接触刚度降低会引起接触力的突降,而整体弯曲刚度的降低不会产生这个响应特征,只会导致接触力峰值的降低。研发了小质... 详细信息

识别出层压板小质量冲击下发生分层扩展时的接触力有助于确定导致其损伤的外物冲击能量。由解析模型的分析可知,局部接触刚度降低会引起接触力的突降,而整体弯曲刚度的降低不会产生这个响应特征,只会导致接触力峰值的降低。研发了小质量冲击试验机,对层压板进行多个能量下的小质量冲击试验,由冲击头的响应和层压板冲击点的挠度测量接触力。发现产生明显分层损伤时,接触力在理论的分层阈值处有明显下降,随后继续升高,这种现象可作为冲击中分层扩展的识别方法;由冲击点挠度测量接触力时,为了捕捉到突降信号,采样频率需达到200 k Hz,否则只会得到接触力曲线斜率发生变化的结果。

关键词：层压板小质量冲击接触力分层阈值接触刚度

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复合材料层压板低速冲击行为及剩余拉伸强度

北京航空航天大学学报 2021年第6期47卷 1220-1232页

作者：管清宇冯剑飞夏品奇吴光辉南京航空航天大学航空学院南京210016 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院复合材料中心上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院试验验证中心上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海201210

通过实验研究了复合材料层压板的低速冲击行为和剩余拉伸强度。首先,通过冲击实验研究了冲头类型和铺层形式对层压板冲击响应的影响,并通过凹坑深度、损伤投影面积、冲击力和冲击能量转化等对冲击损伤特性进行评估。其次,通过准静态拉... 详细信息

通过实验研究了复合材料层压板的低速冲击行为和剩余拉伸强度。首先,通过冲击实验研究了冲头类型和铺层形式对层压板冲击响应的影响,并通过凹坑深度、损伤投影面积、冲击力和冲击能量转化等对冲击损伤特性进行评估。其次,通过准静态拉伸实验调查了层压板的冲击后拉伸响应和剩余拉伸强度。最后,分析了冲头类型和铺层形式对层压板冲击行为和剩余拉伸强度的影响机理。结果表明:冲头类型对层压板冲击损伤的影响与冲击接触面投影面积和凹坑深度的函数关系密切相关;在较高的冲击能量下,条刃形冲头是造成损伤的关键冲击威胁,而立方角形冲头造成的损伤相对不严重;铺层形式对层压板的冲击损伤阻抗性能和拉伸断裂形貌有明显的影响。

关键词：复合材料层压板冲头形状冲击行为拉伸强度

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复合材料层压板冲击后压缩强度拟合模型

上海交通大学学报 2021年第11期55卷 1459-1466页

作者：管清宇夏品奇郑晓玲吴光辉南京航空航天大学航空学院南京210016 中国商飞上海飞机设计研究院复合材料中心上海201210 中国商飞上海飞机设计研究院上海201210 中国商用飞机有限责任公司上海200126

碳纤维增强的环氧树脂复合材料广泛地应用于飞机的主要承力结构,其冲击后压缩强度是损伤容限评估的重要内容.目前工程上主要利用大量试验获取冲击后压缩强度,对此需要开发一套简便的数学模型以描述冲击后压缩强度规律.提出一种全新的用... 详细信息

碳纤维增强的环氧树脂复合材料广泛地应用于飞机的主要承力结构,其冲击后压缩强度是损伤容限评估的重要内容.目前工程上主要利用大量试验获取冲击后压缩强度,对此需要开发一套简便的数学模型以描述冲击后压缩强度规律.提出一种全新的用于拟合复合材料层压板冲击后压缩强度数据的数学模型.采用该模型和初始模型参数,可以将不同冲击能量下的冲击后压缩强度数据转化为某一等效无损伤压缩强度数据,进而采用极大似然估计法对其进行正态分布拟合,得到正态分布的标准差.重复以上步骤,直至获得标准差的极小值,即可确定冲击后压缩强度数据拟合模型参数的最佳估计值.为了进一步表明该模型的适用性,进行不同厚度、铺层比例和材料类型的冲击后压缩试验,并采用该模型拟合试验数据.结果表明该模型对不同厚度、铺层比例和材料类型的冲击后压缩试验数据均具有较好的适用性.

关键词：复合材料层压板冲击损伤压缩强度拟合模型极大似然估计

CCF300/QY8911层压板破孔损伤快速抢修后的拉伸性能

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北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2172-2183页

作者：侯日立王春雨周平空军工程大学航空机务士官学校信阳464000

针对CCF300/QY8911复合材料层压板破孔损伤抢修后的拉伸强度影响规律和表征方法问题,通过对原始材料标准试件、含预制损伤试件及通过胶接、铆接和胶铆联合修理后试件的拉伸试验,得到了相应的强度、刚度、损伤模式和重点部位应变数据。... 详细信息

针对CCF300/QY8911复合材料层压板破孔损伤抢修后的拉伸强度影响规律和表征方法问题,通过对原始材料标准试件、含预制损伤试件及通过胶接、铆接和胶铆联合修理后试件的拉伸试验,得到了相应的强度、刚度、损伤模式和重点部位应变数据。结果表明,修理部位与原结构刚度不协调是影响修理强度的主要因素;胶接修理具有较高的连接刚度,其修理强度影响因素主要是铺层间结合强度;铆接修理连接刚度较低,且铆钉受单剪容易被拉脱是影响其修理强度的主要因素;胶铆联合修理综合了胶接修理刚度高和铆接修理能防止层间撕裂的双重优势;综合采用胶铆联合湿装配工艺、增加铆钉直径和在工件背面加装防拉脱垫片可显著提高修理效果,其抗拉强度分别为常规铆接修理和常规胶接修理的161.5%和135.9%。所提的基于线弹性断裂理论的强度恢复率评价方法能更好地从整体上表征修理后结构的真实承载能力。

关键词：层压板铆接修理胶接修理胶铆修理单轴拉伸拉伸性能

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复合材料层压板剩余刚度-剩余强度关联模型

复合材料学报 2008年第5期25卷 151-156页

作者：廉伟姚卫星南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

基于剩余强度和剩余刚度取决于同一损伤状态的假设,给出了基于剩余刚度的损伤定义和基于剩余强度的损伤定义之间的关系,建立了剩余刚度-剩余强度关联模型。用3种不同铺层形式的层压板试验数据对本文中提出的剩余刚度模型及剩余强度模型... 详细信息

基于剩余强度和剩余刚度取决于同一损伤状态的假设,给出了基于剩余刚度的损伤定义和基于剩余强度的损伤定义之间的关系,建立了剩余刚度-剩余强度关联模型。用3种不同铺层形式的层压板试验数据对本文中提出的剩余刚度模型及剩余强度模型进行了验证,结果表明:本文中提出的剩余刚度和剩余强度模型能很好地描述复合材料层压板疲劳过程中的剩余刚度和剩余强度退化规律;通过关联模型,可以在已知剩余刚度退化规律的前提下,用少量剩余强度试验确定剩余强度退化规律;与剩余刚度关联的剩余强度模型中的参数可以被认为是材料常数。

关键词：复合材料层压板疲劳累积损伤剩余强度剩余刚度

含分层损伤复合材料层压板低速冲击模型刚度计算方法

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复合材料学报 2018年第10期35卷 2768-2776页

作者：方际澄于哲峰上海交通大学航空航天学院上海200240

针对基于弹簧质量模型的层压板低速冲击模拟方法,研究产生分层损伤后层压板整体刚度的计算方法。首先将板分为中心含分层的圆形区域与四周未分层环形区域。根据薄板弯曲理论,利用边界条件及两区域交界处的转角协调条件得到两个区域的挠... 详细信息

针对基于弹簧质量模型的层压板低速冲击模拟方法,研究产生分层损伤后层压板整体刚度的计算方法。首先将板分为中心含分层的圆形区域与四周未分层环形区域。根据薄板弯曲理论,利用边界条件及两区域交界处的转角协调条件得到两个区域的挠度,进而计算刚度。基于ABAQUS软件建立了含损伤层压板的有限元模型进行该计算方法的验证,结果表明,该方法的计算结果与有限元模型结果吻合较好。进行了层压板落重冲击试验,根据无损检测得到的分层信息利用本方法进行了弯曲刚度的折减,再利用弹簧-质量模型模拟有损伤产生过程的冲击接触力,模拟结果和实验与有限元结果吻合良好,证明所提出的层压板低速冲击弹簧-质量模型分层刚度折减算法是有效的。

关键词：层压板低速冲击刚度折减分层损伤弹簧-质量模型