碳纖維復(fù)合材料孔隙率超聲檢測(cè)與評(píng)價(jià)技術(shù)研究.pdf

1、碳纖維復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，隨著材料結(jié)構(gòu)、工藝的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)技術(shù)在復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)中遇到了很多問(wèn)題，在很多檢測(cè)場(chǎng)合表現(xiàn)出了很大的局限性，因而需要有新的超聲檢測(cè)方法和理論技術(shù)，來(lái)滿足不斷發(fā)展的復(fù)合材料構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)的需要。本文結(jié)合復(fù)合材料超聲檢測(cè)的相關(guān)基金項(xiàng)目，針對(duì)變厚度復(fù)合材料孔隙率建模、層狀集中孔隙及局部缺陷的識(shí)別、背散射信號(hào)在復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)中的應(yīng)用、以及編織復(fù)合材料缺陷形態(tài)和超聲檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。
　　第一

2、章闡述了論文的研究背景和意義，對(duì)復(fù)合材料的主要缺陷類型、孔隙率檢測(cè)技術(shù)以及復(fù)合材料超聲檢測(cè)相關(guān)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行分析，并介紹了論文的研究?jī)?nèi)容和章節(jié)安排。
　　第二章對(duì)現(xiàn)有的碳纖維復(fù)合材料孔隙率超聲檢測(cè)的方法進(jìn)行介紹，分析了這些方法模型的演化過(guò)程、現(xiàn)有的研究成果以及各個(gè)方法的特點(diǎn)和局限性。
　　第三章基于超聲透射法，建立了等厚度層板復(fù)合材料孔隙率與超聲衰減、材料層數(shù)的關(guān)系模型，通過(guò)已有的標(biāo)準(zhǔn)試塊實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行擬合計(jì)算，

3、得出了基于模型的孔隙率計(jì)算公式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模型可用于檢測(cè)不同層數(shù)的等厚度復(fù)合材料孔隙率。在此基礎(chǔ)上，建立了變厚度層板碳纖維復(fù)合材料孔隙率與材料厚度、超聲衰減的關(guān)系模型，并對(duì)模型進(jìn)行了討論，該模型適合于大曲率半徑工件的檢測(cè)。最后對(duì)超聲透射法的優(yōu)勢(shì)和局限性進(jìn)行了討論，分析了不適合采用超聲透射法檢測(cè)的工件類型和檢測(cè)場(chǎng)合。
　　第四章對(duì)厚板復(fù)合材料集中孔隙的識(shí)別及局部缺陷的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了研究。首先，建立了超聲波在層狀介質(zhì)中傳播的總反

4、射系數(shù)和總透射系數(shù)模型，討論了介質(zhì)厚度對(duì)聲波諧振頻率的影響，修正了諧振頻率的計(jì)算公式，分析了總反射系數(shù)及諧振頻率隨層數(shù)的變化規(guī)律。其次，對(duì)厚板復(fù)合材料結(jié)構(gòu)噪聲特點(diǎn)進(jìn)行研究，利用結(jié)構(gòu)噪聲可以區(qū)分出近表面的孔隙和富脂缺陷;對(duì)遠(yuǎn)離近表面的缺陷特征的進(jìn)行分析，并討論了孔隙對(duì)回波頻率成分的影響。最后，通過(guò)改進(jìn)的相關(guān)系數(shù)法對(duì)層狀集中孔隙的缺陷波位置進(jìn)行識(shí)別，并通過(guò)差分進(jìn)化算法對(duì)回波波形進(jìn)行還原。
　　第五章針對(duì)脈沖反射法檢測(cè)復(fù)合材料孔隙率時(shí)信

5、號(hào)無(wú)底波的現(xiàn)象，對(duì)背散射信號(hào)進(jìn)行研究，分析了利用背散射信號(hào)進(jìn)行孔隙率檢測(cè)的可行性。論述了背散射信號(hào)的構(gòu)成，對(duì)背散射信號(hào)頻譜能量、均值和方差等統(tǒng)計(jì)參數(shù)與底波衰減量之間的關(guān)系進(jìn)行研究，得出能量和均值與底波衰減的相關(guān)性最大。分別采用底波衰減法、背散射信號(hào)能量法和背散射信號(hào)均值法對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行C掃成像，結(jié)果表明，背散射信號(hào)可以反映出底波衰減比較嚴(yán)重的區(qū)域，從而可以用于信號(hào)無(wú)底波的場(chǎng)合對(duì)孔隙率進(jìn)行檢測(cè)。
　　第六章對(duì)編織復(fù)合材料的缺陷特征及