碳纖維增強塑料的渦流熱成像檢測研究.pdf

1、碳纖維增強復(fù)合塑料，是一種常見的高強度、輕質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)復(fù)合材料，常用于環(huán)境要求較高的航空航天領(lǐng)域、橋梁結(jié)構(gòu)的加強件、新能源汽車車身部件、有高強度需求的體育器材等。碳纖維增強復(fù)合材料的大量應(yīng)用給無損檢測技術(shù)和無損評估帶來了新挑戰(zhàn)，本文旨在評估鎖相渦流熱成像技術(shù)對各種復(fù)雜程度的碳纖維增強塑料的檢測效果。
　　本研究過程按照被檢測材料的復(fù)雜程度度，分為三個階段。第一，針對厚度約1毫米的單向非編織的碳纖維增強復(fù)合塑料，順纖維方向上的導電導熱

2、特性更高，屬于各向異性材料。使用矩形線圈進行渦流熱成像檢測，實驗觀察到在矩形線圈彎角處的材料被加熱區(qū)域內(nèi)，存在沿碳纖維走向的明顯長條低溫區(qū)域，并將該區(qū)域為加熱盲區(qū)，通過加做試塊旋轉(zhuǎn)實驗和改變感應(yīng)線圈的夾持模式，嘗試圓形、盤餅形和亥姆霍茲線圈分別重復(fù)上述實驗，否定了特定線圈-材料幾何位置的原因，排除了線圈幾何形狀的影響。有限元仿真結(jié)果排除了材料本身存在缺陷的可能。第二，在評估了最簡碳纖維材料之后，需要明確該技術(shù)對真實使用的材料，即對更為復(fù)

3、雜的材料的檢測能力，對雙向六層纖維壓合板進行熱成像加測，結(jié)果表明相位圖能夠清晰地展現(xiàn)多層材料的纖維紋理，并通過擬合幅值信號與調(diào)制頻率的關(guān)系，確定了該材料的渦流加熱屬于體加熱方式。第三，進行了多層編織碳纖維材料的沖擊損傷渦流熱成像檢測實驗，并對比LED陣列光學熱成像與三維計算機輔助斷層掃描的檢測效果，發(fā)現(xiàn)當沖擊能量超過3 J時，渦流熱成像的損傷檢測效果優(yōu)于LED光學熱成像。除對以上三種不同復(fù)雜程度材料的實驗評估，材料內(nèi)部渦流分布的數(shù)值仿真