碳纖維復合材料孔隙率超聲檢測與評價技術(shù)研究.pdf

1、碳纖維復合材料廣泛應用于各個領(lǐng)域，隨著材料結(jié)構(gòu)、工藝的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的超聲檢測技術(shù)在復合材料無損檢測中遇到了很多問題，在很多檢測場合表現(xiàn)出了很大的局限性，因而需要有新的超聲檢測方法和理論技術(shù)，來滿足不斷發(fā)展的復合材料構(gòu)件無損檢測的需要。本文結(jié)合復合材料超聲檢測的相關(guān)基金項目，針對變厚度復合材料孔隙率建模、層狀集中孔隙及局部缺陷的識別、背散射信號在復合材料孔隙率檢測中的應用、以及編織復合材料缺陷形態(tài)和超聲檢測技術(shù)進行研究。
　　第一

2、章闡述了論文的研究背景和意義，對復合材料的主要缺陷類型、孔隙率檢測技術(shù)以及復合材料超聲檢測相關(guān)的數(shù)字信號處理技術(shù)進行分析，并介紹了論文的研究內(nèi)容和章節(jié)安排。
　　第二章對現(xiàn)有的碳纖維復合材料孔隙率超聲檢測的方法進行介紹，分析了這些方法模型的演化過程、現(xiàn)有的研究成果以及各個方法的特點和局限性。
　　第三章基于超聲透射法，建立了等厚度層板復合材料孔隙率與超聲衰減、材料層數(shù)的關(guān)系模型，通過已有的標準試塊實驗數(shù)據(jù)對模型進行擬合計算，

3、得出了基于模型的孔隙率計算公式。實驗結(jié)果表明，該模型可用于檢測不同層數(shù)的等厚度復合材料孔隙率。在此基礎(chǔ)上，建立了變厚度層板碳纖維復合材料孔隙率與材料厚度、超聲衰減的關(guān)系模型，并對模型進行了討論，該模型適合于大曲率半徑工件的檢測。最后對超聲透射法的優(yōu)勢和局限性進行了討論，分析了不適合采用超聲透射法檢測的工件類型和檢測場合。
　　第四章對厚板復合材料集中孔隙的識別及局部缺陷的檢測技術(shù)進行了研究。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)厚度對聲波諧振頻率的影響，修正了諧振頻率的計算公式，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，對厚板復合材料結(jié)構(gòu)噪聲特點進行研究，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;對遠離近表面的缺陷特征的進行分析，并討論了孔隙對回波頻率成分的影響。最后，通過改進的相關(guān)系數(shù)法對層狀集中孔隙的缺陷波位置進行識別，并通過差分進化算法對回波波形進行還原。
　　第五章針對脈沖反射法檢測復合材料孔隙率時信

5、號無底波的現(xiàn)象，對背散射信號進行研究，分析了利用背散射信號進行孔隙率檢測的可行性。論述了背散射信號的構(gòu)成，對背散射信號頻譜能量、均值和方差等統(tǒng)計參數(shù)與底波衰減量之間的關(guān)系進行研究，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、背散射信號能量法和背散射信號均值法對復合材料進行C掃成像，結(jié)果表明，背散射信號可以反映出底波衰減比較嚴重的區(qū)域，從而可以用于信號無底波的場合對孔隙率進行檢測。
　　第六章對編織復合材料的缺陷特征及