碳-碳復合材料剪切損傷的超聲評價.pdf

1、復合材料是一種優(yōu)良的新型材料，具有比強度高、比剛度高、耐燒蝕、耐摩擦以及低密度等優(yōu)良性能，被廣泛應用于航空航天等多個領域。在復合材料使用中，各種損傷將嚴重影響材料和構件的使用性能和安全性能，剪切損傷是復合材料損傷模式之一。本文以航天用碳/碳（C/C）復合材料為研究對象，采用有限元理論模擬結合三點彎曲加載方法測試不同載荷作用下形成的不同剪切損傷程度的聲衰減、聲發(fā)射、電阻信號變化，探索復合材料剪切損傷的無損評價方法。
　　本文采用了有

2、限元分析軟件ALGOR，建立了C/C復合材料三點彎曲剪切試驗模型，對C/C復合材料作為各向異性材料在三點彎曲過程中的應力情況進行了分析，依照航天《三向纖維增強復合材料彎曲性能試驗方法》標準設計和制作試驗用夾具和測試試樣，測試和記錄試驗結果，結果表明：C/C復合材料試樣在三點彎曲試驗中所產(chǎn)生的損傷分為三個階段：基體開裂、纖維受力分布均勻、纖維破壞導致斷裂；剪切損傷和聲衰減的關系為：1=αhx20)lg(標h2衰減值隨著損傷程度的增加而增加

3、；在基體開裂階段，采集到的聲發(fā)射信號（包括幅值信號、計數(shù)信號以及能量信號）較少，而電阻有明顯的突增，隨著載荷的增加，纖維受力分布均勻化，在此階段的聲發(fā)射信號和電阻變化都比較平緩，當載荷即將達到試樣所能夠承受的載荷值時，進入纖維破壞階段，各種聲發(fā)射信號明顯并且數(shù)量不斷增大，從電阻變化曲線上也可發(fā)現(xiàn)電阻的突增。整個過程中，承載能力越好的試樣，所產(chǎn)生的聲發(fā)射信號明顯少于承載能力較差的試樣。
　　本文建立的有限元分析模型與實際試驗結果相吻