基于碳納米線的三維編織復(fù)合材料損傷源定位研究.pdf

1、復(fù)合材料因?yàn)槠鋬?yōu)異的比剛度、比強(qiáng)度，以及良好的耐久性和抗疲勞性能，已被廣泛應(yīng)用在航空航天、建筑、高鐵和汽車材料等領(lǐng)域。實(shí)時(shí)高效的無損檢測方法對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷檢查和持續(xù)在線監(jiān)測意義重大。
　　本文將碳納米傳感測量和奇異值分解算法相結(jié)合應(yīng)用于三維編織復(fù)合材料試件的損傷檢測，對樹脂基復(fù)合材料進(jìn)行了損傷存在性與損傷位置確定的檢測實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建了基于碳納米線的三維編織復(fù)合材料損傷檢測系統(tǒng)。
　　本文首先介紹了復(fù)合材料的定義，基于其

2、在航空航天等諸多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用分析了復(fù)合材料無損檢測的重要性，并對復(fù)合材料健康監(jiān)測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述。其次，闡述了碳納米線的傳感原理及制備方法，并對碳納米線的傳感特性進(jìn)行分析，給出了碳納米傳感器用于三維編織復(fù)合材料的損傷檢測的理論依據(jù)。隨后，文章介紹了碳納米線傳感器嵌入三維編織復(fù)合材料試件的編織方法。實(shí)驗(yàn)中所用試件均采用三維四步六向編織工藝將碳納米線傳感器以軸向紗和六向紗形式嵌入復(fù)合材料。針對三維六向編織復(fù)合材料，基于四步法編織

3、工藝攜紗器的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，構(gòu)建了結(jié)構(gòu)的三單胞幾何模型，研究了材料各區(qū)域紗線的面內(nèi)和空間運(yùn)動(dòng)軌跡，預(yù)測了材料內(nèi)部碳納米線傳感器的走向。
　　在此基礎(chǔ)上，對碳納米傳感器陣列采集的數(shù)據(jù)矩陣用二維小波閾值法進(jìn)行預(yù)處理。考慮到小波硬閾值函數(shù)不連續(xù)而軟閾值函數(shù)與真實(shí)信號(hào)間存在恒定偏差的缺點(diǎn)，提出了一種動(dòng)態(tài)閾值算法，使得改進(jìn)后的閾值隨分解層數(shù)的增加而動(dòng)態(tài)改變，且該閾值函數(shù)連續(xù)可導(dǎo)。通過Matlab軟件仿真證明了該閾值函數(shù)的降噪效果優(yōu)于傳統(tǒng)的閾值函數(shù)