复合材料机身冲击损伤的声发射监测技术研究

飞机冲击损伤引入试验对于飞机结构设计制造的验证和飞机服役过程中的维护至关重要,本文选取某型飞机复合材料机身冲击损伤引入试验中的重点关注部位,利用声发射监测冲击损伤的引入过程,综合采用空间滤波技术和参数分析技术,分析了复合材料机身冲击损伤的声发射信号特征,分离出了噪声信号和损伤信号,定位了复合材料机身冲击损伤引入的位置,为某型飞机复合材料机身冲击损伤引入试验及后期疲劳试验的声发射监测提供数据支持,其结果具有重要参考价值和指导意义。     

声发射技术在复合材料机身框静力试验中的应用

声发射(AE)技术是一种新型在线、动态无损检测技术,适用于各种材料和结构的损伤识别。为满足复合材料机身框架对接结构在静力试验过程中的在线监测要求,本文采用了声发射(AE)技术对其进行全程监测。通过分析试验过程中采集到的声发射信号和应变响应,文章研究了复合材料机身框架对接结构在静力试验过程中的损伤演化过程。结合应变结果,利用声发射幅值、累积能量等声发射特征参数,文章得出了试验件在静力试验过程中历经的5个不同损伤阶段和相应的损伤类型。     

C919完成复合材料后机身强度研究静力疲劳试验

12月4日下午,C919飞机后机身强度研究UM01080VAlE(以下简称UM)情况承载能力试验在强度所顺利完成。标志着历时19个月的C919飞机七大部件之一的复合材料后机身强度研究静力疲劳试验项目全部完成。C919飞机复合材料后机身强度研究静力疲劳试验共包含9种载荷情况12个工况的静力试验及后压力框15万次充     

用声发射预测静疲劳下陶瓷材料的断裂

运用声发射检测技术，检测出受静载荷作用的陶瓷材料内部形成微裂纹和亚临界裂纹扩展的声发射信号，研究了裂纹形成、扩展时所激发的声发射计数率ｄＮ／ｄｔ与静载荷作用时间ｔ的关系。实验发现试样在断裂前２２～３０ｓ所检测到的亚临界裂纹扩展的声发射信号具有明显不同的变化规律，试样所受的静载荷越小，初次检测到亚临界裂纹扩展的声发射信号离发生断裂的时间越长。     

用声发射监测陶瓷材料的热震损伤

介绍了声发射技术的基本原理，用声发射技术监测了莫来石－钛酸铝陶瓷材料急冷时热震损伤强度衰减及裂纹的扩展过程，结果表明：由热应力引起的微裂纹稳态扩展和失稳扩展的声发射特性与该试样热震损伤后的残余强度变化趋势是一致的。     

15CrMoR试件焊接冷裂纹延迟特性的声发射实验研究

采用声发射技术对不同焊接工艺的15Cr MoR小铁研试件进行焊后声发射监测实验,通过对比分析有无冷裂纹产生时的声发射信号,获得了焊接冷裂纹产生和扩展过程的声发射特性,并结合焊接冷裂纹断口样貌图和热影响区金相组织,验证了冷裂纹的产生是淬硬组织、扩散氢和拘束应力共同作用的结果。     

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。     

埋置元件复合材料层合板的分层损伤

通过对含与不含薄膜埋置元件复合材料层合板的拉伸和层间韧性的力学性能表征,探讨影响埋置元件结构完整性的一些关键因素。利用ABAQUS有限元软件,基于断裂力学用以研究裂纹扩展问题的虚拟裂纹闭合技术(VCCT),建立了在拉伸荷载作用下层合板分层起裂和扩展过程的数值模拟方法。在模拟分析中,考虑了裂纹萌生位置对分层扩展规律及结构强度的影响,并与实验结果比较,验证了本方法的合理性和有效性。     

ARJ21-700首个复合材料部件疲劳试验开试

正中国商用飞机有限责任公司网站近日报道,ARJ21-700飞机翼梢小翼疲劳及损伤容限试验的高风险项目——118%极限载荷静力试验顺利完成。此次试验是ARJ21-700飞机第一个开试的复合材料部件疲劳试验。试验的顺利完成,一方面为复合材料翼梢小翼结构强度的适航验证奠定了坚实的基础,另一方面也为我国民机复合材料专业积累了宝贵的经验,并将直接应用于C919飞机的详细设计与试验设计之     

紧凑拉伸Q245R焊接试样的声发射特性研究

本文以紧凑拉伸Q245R焊接试样为研究对象,利用特征参数法分析了焊缝缺口根部塑性阶段、微裂纹萌生以及裂纹失稳扩展阶段的声发射信号关联特征和累积声发射特性。同时采用小波分析中的sym5小波对弹性阶段和塑性阶段的声发射信号进行5级小波分解,计算出信号的能量值主要集中在d4、d5和a5级;弹性阶段的声发射信号主要集中在低频部分,塑性阶段的声发射信号开始向高频部分集中,而且各级信号的标准偏差均低于10%。     

数控加工飞机结构中高分子复合材料的损伤分析方法

提出几种飞机结构高分子复合材料无损检测分析方法,用于飞机结构材料表面及内部损伤的缺陷检测。针对飞机结构不同厚度及层数的高分子复合材料层压板,对边缘及中央发生分层缺陷和静力损伤时的结构静强度和疲劳性能进行分析。并对复合材料层压板在低速冲击下的性能损伤及形态改变进行说明,为飞机结构高分子复合材料的损伤检测、标准制定和预防修复提供依据。     

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。     

高延性水泥基复合材料的断裂性能分析

实验测试了不同纤维掺量下的高延性水泥基复合材料的载荷—挠度曲线,并对试件加载过程中的声发射信号进行收集,分析了试件断裂后的裂纹分布及纤维在基材中的破坏形式。结果发现:(1)当纤维体积掺量2.0%时,水泥基材的极限挠度、极限抗弯承载力分别可达20.16mm、19.47MPa;(2)高延性水泥基复合材料破坏主要来自于微裂纹的萌生、扩展以及损伤积累过程,试件从加载至完全破坏的时间为素水泥基复合材料破坏持续时间的2~5倍;(3)高延性水泥基复合材料中纤维的破坏以纤维被拔出和纤维被拉断两种模式,试件表现出明显的多缝开裂特征。     

民用飞机复合材料后机身结构适航验证方法

民机复合材料结构的验证需要考虑所用材料、环境、工艺控制、制造缺陷以及运营中的各种损伤等因素。以某民机复合材料后机身适航验证思路和"积木式"试验方法为例,介绍了后机身复合材料结构受环境、损伤、重复载荷等影响的验证方法以及后机身全尺寸试验项目规划,供其他民机复合材料结构适航验证参考。     

304不锈钢压力容器声发射检测试验研究

为了研究304不锈钢压力容器声发射特性,对含裂纹缺陷304不锈钢压力容器进行了声发射检测试验研究,通过参数和波形分析方法对声发射信号及缺陷定位情况进行了分析。研究结果表明304不锈钢容器裂纹扩展产生的声发射信号幅度较低,信号峰值频率主要分布在150KHz,缺陷定位不明显。研究结果对304不锈钢压力容器声发射现场检测具有一定参考意义。     

岩石单轴压缩条件下不同变形阶段声发射特征研究

通过红砂岩单轴压缩声发射试验,基于裂纹扩展规律,将红砂岩变形破坏过程分为不同阶段,研究红砂岩不同变形阶段的声发射事件率特征和主频特征。研究结果表明:在压密阶段,声发射事件率先快速增大,随后逐步减小至接近于0,σcc对应于声发射事件率下降至接近于0的拐点;σcc~σci阶段声发射事件率保持恒定且接近0,σci后声发射事件率上升,σci为声发射事件率由恒定转为增加的拐点。在裂纹稳定扩展和非稳定扩展阶段,随应力的增加低主频声发射增多;峰后破坏阶段,声发射主频带变宽,有较多的高主频和低主频声发射产生。声发射事件率和主频均能反映声发射源的特征,通过声发射事件率和主频变化特征能粗略判断裂纹闭合应力和起裂强度。将声发射事件率和声发射主频进行联合分析,能更加全面地了解声发射源的特征,达到识别声发射源的目的。     

某型燃料电池无人机结构设计

复合材料结构在小型无人驾驶飞机中的应用越来越广泛,随着无人机的发展,以复合材料为主体的无人机结构型式已有多种.本文根据某型燃料电池无人机总体要求,对该无人机进行结构设计,主要内容包括材料选择、机翼机身结构选择、结构设计以及重要部件强度分析,设计了满足总体设计要求的无人机结构.     

热应力下陶瓷材料中裂纹扩展的声发射研究

用声发射技术监测了刚玉－莫来石质陶瓷材料在缓慢加热、冷却和骤冷时微裂纹的形成、扩展过程，发现其在冷却过程中声发射计数率的峰值约为加热过程的４００倍。材料在热应力下微裂纹的形成、生长主要发生在冷却过程中。当晶粒尺寸减小时，材料的微裂纹扩展、蔓延逐渐被抑制在较小的范围内。骤冷时，由热应力引起的微裂纹稳态扩展和失稳扩展的声发射特性与材料残余强度的变化趋势是一致的。     

某全泡沫夹芯复合材料无人机平尾的强度分析与验证

平尾作为飞机的重要部件,对整个飞机的安全性能有着重要影响。某型通用无人机为T型平尾,平尾载荷比较小,采用全泡沫夹芯结构,为评估全复合材料泡沫夹芯平尾的静力强度,通过Abaqus软件建立平尾结构的有限元模型,并对该平尾在最大载荷作用下的受力情况进行了有限元分析,给出了平尾的应力和变形结果。设计制造了平尾的试验件和试验加载装置,并完成了试验验证,试验结果与理论计算基本相符,表明平尾有限元模型和分析方法是正确可行的。     

混杂复合材料泡末夹层结构在某导弹发射箱盖中的应用研究

本文研究了混杂复合材料泡沫夹层结构在某型导弹发射箱盖中的应用,讨论了设计原理、分析方法和制作方法,着重讨论了混杂复合材料的层间强度分析原理和泡沫材料剪切模量的试验测定方法.