【摘 要】
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碳纤维预浸料是制备碳纤维复合材料的原材料,它的质量将直接影响材料成品的性能,随着碳纤维复合材料的广泛应用,针对其预浸料的损伤检测显得尤为关键。预浸料无法接触耦合剂的特性使得超声等检测方式无法适用,而涡流检测技术不需要耦合剂的优点恰好契合了这一点。目前,涡流无损检测技术大多应用于材料成品,但是因易受干扰和检测精度不足等缘故对原材料的检测研究甚少。本文基于电磁涡流展开对碳纤维预浸料的损伤检测的研究,主
【基金项目】
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国家自然科学基金(No.51775267); 国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(No.52022039); 机械结构力学及控制国家重点实验室课题(MCMS-I-0518K01,MCMS-I-0519G02); 基础加强计划技术领域基金(2019-JCJQ-JJ-337);
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碳纤维预浸料是制备碳纤维复合材料的原材料,它的质量将直接影响材料成品的性能,随着碳纤维复合材料的广泛应用,针对其预浸料的损伤检测显得尤为关键。预浸料无法接触耦合剂的特性使得超声等检测方式无法适用,而涡流检测技术不需要耦合剂的优点恰好契合了这一点。目前,涡流无损检测技术大多应用于材料成品,但是因易受干扰和检测精度不足等缘故对原材料的检测研究甚少。本文基于电磁涡流展开对碳纤维预浸料的损伤检测的研究,主要的工作内容及创新如下:第一,针对预浸料损伤对感应涡流影响的研究需要,通过ANSYS构建了三维涡流场有限元模型,利用基准问题验证了仿真模型的可靠性。基于此模型,研究了不同损伤类型对预浸料表面涡流路径和大小的影响。第二,针对预浸料的损伤检测需求,制作了碳纤维预浸料的裂纹和弯曲试件,研究了不同频率下预浸料涡流检测的信号特征。针对T-R探头的点扩展效应问题,基于图像恢复算法对检测数据进行了修正,提升了云图中损伤尺寸的精度。第三,针对原探头提离影响大和识别方向能力的不足,基于检测原理设想了新型探头的模型,利用ANSYS构建了其仿真模型并对尺寸进行了优化设计。实验表明,新探头相较于原探头虽然灵敏度略有不足,但是大大减小了线圈提离带来的信号影响,增加了识别缺陷方向的能力,提升了对预浸料弯曲缺陷的检测精度。
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