復(fù)合材料膠接修復(fù)結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)方法的研究.pdf

1、隨著航空航天、風(fēng)力發(fā)電、高速列車(chē)、船舶和汽車(chē)工業(yè)等快速發(fā)展的需要，使得具有良好性能的復(fù)合材料層合板得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但是復(fù)合材料層合板在制造、運(yùn)輸以及使用過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生各種損傷，從而導(dǎo)致復(fù)合材料層合板的綜合性能下降。因此，對(duì)損傷的復(fù)合材料層合板進(jìn)行修補(bǔ)以及對(duì)修補(bǔ)后的層合板性能進(jìn)行檢測(cè)以達(dá)到結(jié)構(gòu)使用的剛度、強(qiáng)度的要求，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。本文針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，從航空航天工程的應(yīng)用背景出發(fā)，主要研究復(fù)合材料層合板膠接修補(bǔ)工藝技術(shù)，并

2、利用壓電系統(tǒng)研究復(fù)合材料層合板損傷及修復(fù)結(jié)構(gòu)性能的檢測(cè)方法。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）從理論上對(duì)比分析了基于結(jié)構(gòu)固有頻率和應(yīng)變模態(tài)的損傷檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)，且以實(shí)例模擬分析了復(fù)合材料層合板的損傷情況，發(fā)現(xiàn)基于固有頻率的方法雖然可以檢測(cè)損傷，但是不能確定損傷的位置，而基于應(yīng)變模態(tài)的方法可以很好的對(duì)損傷單元進(jìn)行定位和定量分析。文中建立了基于應(yīng)變模態(tài)分析方法的有限元模型，給出了相應(yīng)的數(shù)值分析算法，并基于ANSYS系統(tǒng)對(duì)層合板不同程度的

3、損傷進(jìn)行了有限元模擬分析，模擬分析結(jié)果驗(yàn)證了該方法的可行性。
　?。?）復(fù)合材料層合板膠接修補(bǔ)工藝技術(shù)的試驗(yàn)研究。主要研究了復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)膠接修補(bǔ)的工藝過(guò)程，并確定該試驗(yàn)合理的修補(bǔ)工藝參數(shù)，此部分主要包括三個(gè)環(huán)節(jié)：1.損傷的預(yù)處理；2.膠接修補(bǔ)片的預(yù)制作工藝；3.膠接修補(bǔ)工藝。實(shí)驗(yàn)制作了用于復(fù)合材料層合板膠接結(jié)構(gòu)性能測(cè)試的樣件。
　　（3）建立了用于復(fù)合材料層合板膠接結(jié)構(gòu)性能測(cè)試的壓電檢測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)對(duì)復(fù)合材料層合板

4、的完好狀態(tài)、不同程度損傷狀態(tài)和不同程度修復(fù)狀態(tài)等進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)比分析結(jié)構(gòu)的損傷和修復(fù)性能。首先根據(jù)理論分析建立試驗(yàn)平臺(tái)；然后通過(guò)PVDF壓電驅(qū)動(dòng)器激振層合板，并通過(guò)PVDF壓電傳感器采集壓電動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)。通過(guò)MATLAB軟件對(duì)時(shí)域的壓電動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行處理，得到幅頻曲線(xiàn)再找出試驗(yàn)板的動(dòng)態(tài)應(yīng)變信號(hào)下的各階固有頻率及其對(duì)應(yīng)的幅值，再根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三次樣條插值從而得到試驗(yàn)板各階固有頻率下對(duì)應(yīng)的應(yīng)變模態(tài)振型圖；最后通過(guò)對(duì)比完好板、損傷板、修復(fù)