复合材料Ⅱ型分层损伤演化声发射监测

通过风电叶片复合材料Ⅱ型分层扩展力学性能实验,并借助声发射技术手段,研究复合材料[0/0]、[0/45]和[+45/-45]层间界面损伤演化特性。复合材料试件弯曲加载时,采用声发射实时监测整个分层损伤过程。结果表明,[0/0]复合材料分层试件裂纹扩展快、分层面积大、前沿平齐,不稳定扩展对应较多高幅值、长持续时间的声发射信号;受±45°方向纤维作用,[0/45]和[+45/-45]复合材料试件不稳定分层扩展前声发射撞击累积数较高,裂纹扩展相对缓慢,分层面积小,前沿不齐。复合材料分层损伤演化可分为预分层裂纹尖端区域微损伤累积和分层不稳定扩展两个基本的过程。     

复合材料单搭接胶接头破坏声发射监测

采用声发射技术对单向拉伸载荷作用下复合材料单搭接胶接头的剪切破坏试验进行实时监测的方法,研究搭接长度对单搭接胶接头损伤破坏的影响规律及其相应的声发射响应特征。结果表明,随搭接长度的增加,引起单搭接胶接头的受力不均匀性增加,损伤易发生在胶层边缘应力集中区域,胶接头承载能力不断上升的同时,平均剪切应力逐渐降低;胶层边缘应力集中更明显,从而出现较多的声发射信号,且幅度在60~80 dB的声发射信号明显增多,声发射撞击累积数有上升趋势。声发射相对能量、幅度分布等声发射信号与胶层的损伤破坏过程相对应。     

风电叶片复合材料压缩损伤破坏声发射监测

研究了风电叶片单向复合材料的压缩力学特性及其声发射响应特征.结果表明,复合材料的横向和纵向压缩力学性能及其声发射响应特性明显不同,纵向压缩强度、模量高,失效应变小,对应的声发射相对能量、幅度高,但撞击累积总数少.复合材料具有脆性破坏的特点,横向压缩以45°剪切失效为主,纵向压缩以层间劈裂为主.风电叶片复合材料压缩损伤破...     

碳纤维复合材料弯曲损伤的声发射试验研究

采用声发射技术研究了碳纤维复合材料的弯曲损伤与破坏行为。实验结果表明,碳纤维铺层在损伤与断裂不同阶段所释放的声发射信号特征不同,声学检测能有效的监测其剪切分层,混合分层,张力分层过程,声发射检测能有效判断碳纤维复合材料内部活动过程,判定损伤类型,在碳纤维复合材料结构与完整性评价中有良好的应用价值。     

环氧／玻纤复合材料弯曲损伤过程的声发射研究

采用声发射技术研究环氧树脂／玻璃纤维复合材料的弯曲损伤过程，并讨论了声发射特性及其与玻璃纤维含量的关系。     

循环加载下复合材料胶接面变形与破坏实验研究

复合材料胶接结构损伤变形和演化行为的实时表征对其服役的安全性和可靠性评估具有重要的意义。结合数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")和声发射(Acoustic Emission,简称"AE")技术,研究循环拉伸加载条件下复合材料单搭接界面的损伤变形与破坏行为。依据单向拉伸失效载荷均值,取准静态破坏载荷的70%和80%分别进行循环拉伸加载实验。通过不同阶段复合材料胶接界面的损伤变形场、应变场信息及演化过程中获取的AE信号,分析循环加载下复合材料单搭接界面损伤破坏的力学机制与实时变形和AE特征信号的对应关系。结果表明,复合材料单搭接试件损伤破坏的实时微位移场特征和AE相对能量、撞击累积数及幅度谱等反映了胶接界面微裂纹的萌生及扩展行为。随应力水平的升高,复合材料单搭接试件破坏前的循环次数呈递减趋势。     

复合材料胶接修补界面损伤演化声发射监测

利用声发射技术实时监测四点弯曲载荷作用下含纤维断裂玻璃纤维增强复合材料胶接修补后试件的损伤演化过程,结合声发射信号统计分析方法,研究贴补片尺寸对修复效果的影响。结果表明,弯曲载荷作用下,两类贴补修补试件破坏模式均以贴补界面开裂为主,随着胶接修补贴补面积的增加,试件失效载荷呈增大趋势。贴补修补片长度为90mm时,其破坏载荷约为未修补试件破坏载荷的2倍。修补试件损伤破坏过程与对应声发射特征表现出良好的相关性,声发射信号统计性描述方法能够有效用于评估胶接修补复合材料试件的微损伤演化行为。     

风电叶片复合材料层间剪切破坏声发射监测

采用声发射技术对含分层缺陷风电叶片多轴向复合材料的层间剪切破坏实验进行实时监测,研究分层缺陷对复合材料层间力学性能的影响规律及其损伤破坏过程的声发射响应特征.结果表明,具有不同分层面积的两类复合材料试样破坏载荷相近,当分层缺陷位于剪切面中间位置时,分层缺陷大小对界面承载能力影响不大,损伤演化主要集中在剪切面上偏离中心两...     

复合材料波纹褶皱区域损伤变形测量及声发射监测

对含波纹褶皱缺陷的玻璃纤维单向复合材料进行压缩试验,结合声发射(Acoustic Emission,简称"AE")和数字图像相关(Digital Image Correlation,简称"DIC")互补技术,研究复合材料波纹褶皱区域的损伤变形与演化规律。在复合材料试件压缩加载的过程中,采集波纹褶皱区域损伤变形场、应变场信息和实时声发射监测信号,分析复合材料压缩力学响应行为与缺陷区域变形场、应变场以及声发射信号特征之间的对应关系。结果表明:波纹褶皱会严重影响复合材料的力学性能,通过分析声发射信号,发现随着波纹褶皱宽高比减小,复合材料的力学性能呈现降低的趋势;当波纹褶皱宽高比一定时,随着波纹褶皱高度不断增加,复合材料的力学性能呈现降低的趋势。通过DIC测得的应变场与位移场信息,发现对于相同的载荷增量,最大应变呈增加趋势,且波纹褶皱宽高比越大应变增幅越大;越趋近于褶皱中部,水平位移越大,加载方向位移与试件失稳破坏位置有关,接近破坏区域的加载方向位移大。损伤区域位移场和应变场清晰地反映了玻璃纤维复合材料的损伤变形特征。     

UHMWPE/LDPE复合材料拉伸破坏的声发射特性研究(Ⅱ)

本文续“UHMWPE/LDPE复合材料拉伸破坏的声发射特性研究(Ⅰ)”,进一步研究了UHMWPE/LDPE复合材料拉伸破坏的声发射特性,具体研究了[0°]、[90°]在拉伸破坏过程中声发射参数特征,并对拉伸破坏机理进行了初步的研究。     

碳纤维编织复合材料拉伸变形测量及声发射监测

采用声发射和数字图像相关互补技术,结合破坏断口微结构特征,研究碳纤维编织复合材料的损伤变形与失效机理。在复合材料试件拉伸加载的同时,实时获取变形特征和损伤声发射信号,分析复合材料力学响应与位移场、声发射特征的关系。结果表明,复合材料试件实时拉伸位移场、损伤破坏过程的声发射相对能量、撞击累积数及幅度等特征参数反映了复合材料表面变形与内部损伤演化过程。复合材料试件断裂时出现较多高持续时间、高幅度、高相对能量的声发射信号,宏观断口平齐,表现为脆性断裂。     

复合材料胶接接头力学性能的研究进展

回顾了近10年复合材料胶接接头力学性能的最新研究进展,从搭接结构、黏合剂、被粘物、环境条件以及接头缺陷等方面,综述各种因素对接头力学性能的定性影响趋势和定量影响程度,为复合材料构件之间的连接设计提供依据。     

基于声发射检测技术的FRP复合材料损伤试验研究

用声发射技术研究了FRP复合材料的拉伸损伤与断裂行为,宽带传感器记录了不同纤维铺向的复合材料在拉伸破坏过程中的声发射信号.运用三维参数法,分析了FRP复合材料拉伸损伤的声发射特性,并对复合材料声发射信号的幅度进行统计分析,宏观上揭示了不同角度FRP复合材料拉伸损伤的发展、演化过程和规律.     

Mode II Fracture Toughness of a Brittle and a Ductile Adhesive as a Function of the Adhesive Thickness

The main goal of this study was to evaluate the effect of the thickness and type of adhesive on the Mode II toughness of an adhesive joint. Two different adhesives were used, Araldite ® AV138/HV998 which is brittle and Araldite 2015 which is ductile. The end notched flexure (ENF) test was used to determine the Mode II fracture toughness because it is commonly known to be the easiest and widely used to characterize Mode II fracture. The ENF test consists of a three-point bending test on a notched specimen which induces a shear crack propagation through the bondline. The main conclusion is that the energy release rate for AV138 does not vary with the adhesive thickness whereas for Araldite 2015, the fracture toughness in Mode II increases with the adhesive thickness. This can be explained by the adhesive plasticity at the end of the crack tip.     

声发射技术在复合材料中的应用及研究进展

本文介绍了声发射的发展史和当前国内外声发射技术在复合材料方面的应用及发展现状，最后介绍了声发射技术应用于检测复合材料飞轮的损伤与断裂的研究情况。     

碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤及声发射特征分析

针对碳纤维复合材料层合板面内压缩损伤问题,基于声发射技术分析不同损伤阶段的声发射信号特征。根据加载过程中时间–载荷曲线以及试样破坏断面微观形貌,将损伤过程分为三个阶段:初始损伤阶段主要产生少量基体开裂与纤维–基体界面脱粘,裂纹迅速扩展阶段开始产生纤维剪断以及失稳变形,平稳损伤阶段主要产生失稳变形以及分层裂纹扩展。结合声发射信号的振幅、振铃计数研究损伤过程,并基于小波变换进行损伤信号的时频分析,发现不同损伤类型可通过声发射振幅及频率特征有效识别。     

Modelling Damage and Failure in Adhesive Joints Using A Combined XFEM-Cohesive Element Methodology

In recent years, cohesive elements based on the cohesive zone model (CZM) have been increasingly used within finite element analyses of adhesively bonded joints to predict failure. The cohesive element approach has advantages over fracture mechanics methods in that an initial crack does not have to be incorporated within the model. It is also capable of modelling crack propagation and representing material damage in a process zone ahead of the crack tip. However, the cohesive element approach requires the placement of special elements along the crack path and is, hence, less suited to situations where the exact crack path is not known a priori. The extended finite element method (XFEM) can be used to represent cracking within a finite element and hence removes the requirement to define crack paths or have an initial crack in the structure. In this article, a hybrid XFEM-cohesive element approach is used to model cracking in the fillet area using XFEM where the crack path is not known and then using cohesive elements to model crack and damage progression along the interface. The approach is applied to the case of an aluminium–epoxy single lap joint and is shown to be highly effective.     

PE-UHMW /PE-LD层合板拉伸破坏声发射信号参数相关性分析

研究了超高相对分子质量聚乙烯抵密度聚乙烯( PE-UHMW /PE-LD)单向层合板拉伸破坏过程中的声发射信号参数之间的相关性,并进行了主成分分析。结果表明,声发射参数间存在较强的相关性,其中[0]层合板(加载方向与纤维方向平行)持续时间和振铃计数之间相关系数达到0.976,[90〕层合板(加载方向与纤维方向垂直)振幅和振铃计数之间相关系数达到0.8。主成分分析显示[0]和[90]层合板第一主成分主要反映上升时间、持续时间等信号的时域特点,第二主成分主要反映峰值频率、频率重心等信号的频域特点。通过[90〕层合板声发射信号的主成分得分图,显示出界面裂纹产生、扩展和界面分离等不同损伤模式对应不同的主成分得分。