三维编织碳/环氧复合材料力学性能测试及破坏机制

通过宏观拉压试验, 研究了三维正交编织碳/环氧复合材料的拉伸和压缩力学性能。对试验过程进行了声发射分析, 对断口进行了扫描电镜观察分析, 给出了该类材料的拉伸和压缩破坏机制。结果表明: 三维正交编织碳/环氧复合材料有良好的拉伸和压缩力学性能; 三维正交编织复合材料在拉伸和压缩载荷作用下的断裂均为脆性断裂, 拉伸试验的主要破坏现象是纤维断裂拔出, 而压缩试验则是纤维剪切破坏; 通过声发射参数分析可以基本判定该类材料损伤过程中的损伤类型。     

静力试验中C/SiC构件集成式热结构的声发射特性及与材料测试的对比静力试验中C/SiC构件集成式热结构的声发射特性及与材料测试的对比

在对C/SiC复合材料常温拉伸试验的损伤表征和声发射演化特性进行简要分析的基础上,针对构件集成式设计带来的复杂性特点,对某C/SiC热结构在常温静力试验中的声发射特性进行了分析。给出了试验中声发射特征参数的分类特点。根据试验加载中声发射信号规律,给出了结构的损伤演化模式。通过与材料级声发射信号的对比,判断了试验加载与热结构极限破坏载荷之间的裕度。由此将声发射测试从材料级别的研究延伸到大型C/SiC热结构。      

碳纤维增强环氧树脂复合材料螺栓连接结构在拉伸载荷下损伤过程的声发射分析

采用声发射技术对不同几何尺寸的碳纤维增强环氧树脂复合材料（CFRP）螺栓连接结构在静力载荷下破坏行为进行了试验研究,比较了不同几何构型下的连接结构的破坏行为与声发射信号之间的映射关系。采用声发射技术对结构损伤过程中的声发射信号进行全程采集与转换,结合CFRP螺栓结构的载荷-位移曲线和宏/细观破坏形貌,分析了幅值、熵曲线和Andrews曲线与破坏行为之间的关系。结果表明:挤压与剪切破坏试件的载荷-位移曲线均呈现出较明显的塑性特征。结构发生挤压和剪切破坏时,声发射信号以中幅值信号为主,并伴随少量高幅值信号;结构发生拉伸破坏时对应的幅值为中幅值信号。根据熵曲线特征将CFRP连接结构破坏过程分为四个阶段,在损伤演化阶段发生纤维断裂、分层等失效模式,在结构失效阶段以分层失效为主。基于Andrews曲线分析得到挤压和拉伸失效模式在损伤演化阶段会出现多种损伤类型,剪切失效模式在结构失效阶段会出现多种损伤类型。      

风电叶片复合材料拉伸损伤破坏声发射行为

通过风电叶片单向和多向复合材料拉伸力学性能实验, 结合声发射技术, 研究复合材料损伤演化特性及纤维预断缺陷对复合材料力学性能的影响。复合材料单向和加卸载拉伸实验时, 采用声发射实时监测整个损伤破坏过程, 获取复合材料试件的拉伸力学性能、 损伤破坏特征及相应的声发射响应特征。结果表明: 由于纤维预断缺陷的存在, 单向复合材料加载到约30％破坏载荷时, 缺陷位置及相邻区域的基体和界面开始出现明显损伤; 加载到约60％破坏载荷时, 含缺陷层和相邻的层出现明显的层间剪切破坏, 导致刚度的急剧缩减, 声发射撞击累积数明显高于无缺陷试件。含纤维预断多向复合材料加载到约60％破坏载荷时, 纤维预断处树脂基体出现明显损伤; 随相对应力水平的提高, 多向复合材料的Felicity比下降较为平缓。     

风电叶片复合材料拉伸损伤破坏声发射行为

通过风电叶片单向和多向复合材料拉伸力学性能实验,结合声发射技术,研究复合材料损伤演化特性及纤维预断缺陷对复合材料力学性能的影响.复合材料单向和加卸载拉伸实验时,采用声发射实时监测整个损伤破坏过程,获取复合材料试件的拉伸力学性能、损伤破坏特征及相应的声发射响应特征.结果表明:由于纤维预断缺陷的存在,单向复合材料加载到约30％破坏载荷时,缺陷位置及相邻区域的基体和界面开始出现明显损伤;加载到约60％破坏载荷时,含缺陷层和相邻的层出现明显的层间剪切破坏,导致刚度的急剧缩减,声发射撞击累积数明显高于无缺陷试件.含纤维预断多向复合材料加载到约60％破坏载荷时,纤维预断处树脂基体出现明显损伤;随相对应力水平的提高,多向复合材料的Felicity比下降较为平缓.     

第二届复合材料声发射会议论文题目

1986年7月22一25日加拿大蒙特利亚 材料特性一单向混杂复合材料在拉伸载荷下声发射行 为的动态摸似 基于复合材料塞体性能损伤累积的声发 射分析 短纤维增强聚铣胺在蠕变、松弛、疲劳和 韧性断裂下的声发射监测 带缺陷单向碳纤维一环氧复合材料的声发 射特性 短纤维增强热塑料断裂机理的声发射监测 一采用声发射检测典型复合材料的亚临界压 缩破坏 单根纤维破断的声发射性质 以声发射分析单向复合材料I型分层损伤 材料及机理表征 声发射和复合材料破坏机理述评(Dr.M.G.Phillip:,英.Baoh大学,邀请报告) 多层碳/环氧复合材料破坏特性及声发…     

玻璃纤维复合材料中不同破坏类型的声发射特征

本文就七种不同类型玻璃纤维复合材料试样在拉伸过程中的声发射幅度分布特征作了分析比较,对几种基本破坏模式的声发射幅度分布进行了探讨.它们具有各自的特点,从而有可能对一些铺层类型的复合材料的损伤扩展过程进一步认识.      

芳纶纤维/环氧树脂复合材料损伤与断裂过程的声发射特性

研究了芳纶/环氧复合材料在承受拉伸载荷时的损伤与断裂行为.发现不同损伤类型表现出不同的声发射特性,从声发射信号的某几种关联图中可以较好地判断损伤发生的类型,并可根据某些声发射特征参量值对临界承载值进行合理的确定.     

基于声发射检测技术的PE/PE自增强复合材料破损机理分析

用声发射(AE)技术研究了聚乙烯自增强复合材料的拉伸损伤与断裂行为.宽带传感器记录了不同角度纤维铺层的复合材料试样在拉伸破坏过程中的声发射信号,用扫描电子显微镜(SEM)观察了试样的几种典型的损伤破坏断面,对比分析了不同类型的损伤机制.实验分析表明,拉伸过程中破坏机制对声发射信号的特征具有显著影响,不同损伤模式的信号频谱特征存在明显的差异.声发射检测能有效提取热塑性复合材料损伤破坏信息,在材料的结构损伤主动监测中有良好的应用潜力.     

基于分形理论的玻璃纤维增强树脂复合材料-混凝土组合梁损伤特性

工程实际中,玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)-混凝土组合梁往往出现较大的损伤而破坏,有必要对其破坏过程进行研究.为了研究此类构件的损伤特性,通过声发射仪器对1片GFRP工字梁和6片不同螺栓连接的GFRP-混凝土组合梁的四点弯曲试验加载的全过程进行了监测.并基于分形理论对试验梁加载过程的声发射能量信号进行了相空间重构...     

预应力活性粉末混凝土受弯过程声发射特性

为研究钢纤维增强活性粉末混凝土（SF/RPC）复合材料的受弯破坏微观机制,对10根试验梁进行抗弯试验研究。基于声发射技术,采用宽频传感器对试验过程中的声发射信号和波形进行了采集。分析研究了SF/RPC材料的声发射特征参数,在对波形进行信号处理的基础上对波形频谱进行了深入研究。通过传感器之间互相发射和接受信号,对SF/RPC材料的声发射波速进行了测定。同时与普通混凝土（NC）材料声发射特性进行了对比分析研究。结果表明：相同荷载作用下SF/RPC的撞击累计数远大于NC梁,声发射活跃性高于NC材料;预应力SF/RPC梁的声发射特征参数与NC梁有着明显区别,SF/RPC短上升时间段（<30 μs）的声发射撞击平均比例为64.2%,明显高于NC的比例51.2%;SF/RPC材料波形频域特性也与NC材料明显不同;荷载作用前,SF/RPC材料内平均波速为4 342.8 mm/s,NC材料内平均波速为2 337.7 mm/s。通过引入Gutenberg-Richter理论,计算了声发射信号损伤参数（b_I）,对预应力SF/RPC损伤开裂过程与b_I值的关系进行了分析研究。本研究结果为有效识别SF/RPC材料的声发射特性提供试验依据。     

Determining the load-time history of fibre composite materials by acoustic emission

Acoustic emission was monitored during the axial loading of unidirectional fibre composite tensile specimens. The material consisted of strong, brittle fibres (E glass) embedded in a viscoelastic matrix (epoxy). It was found that when the load was held constant the acoustic emission output continued, but at a decreasing rate with time at load. As the load level was increased, the acoustic emission output at load continued for a longer period. It is suggested that the acoustic emission under constant load is a result of fibre fracture which continues after loading ceases because of the viscoelastic nature of the matrix which allows stress redistribution with time. The experimental results from acoustic emission are compared with computer calculations for fibre fracture based on theoretical considerations. Good agreement is noted between the theoretical and experimental results.     

压缩载荷下陶瓷材料声发射特性的实验研究

对陶瓷材料在两种压缩加载下破坏过程中的声发射特性进行实验研究。三点弯曲和巴西劈裂实验中,采用多通道声发射系统监测了陶瓷试件的破坏过程。对声发射信号进行分析,结果表明,声发射能量数、事件数、振铃数等参数都反映了材料内部损伤演化扩展直至试件宏观断裂的过程。利用声发射参数可以定位陶瓷试件的破坏位置;试件断面的宏细观分析表明,陶瓷的脆性破坏机制主要是颗粒附近的微裂纹开裂。     

Investigation of the effect of surface treatment on the cyclic strength characteristics of nickel alloy by the acoustic emission method

Using the acoustic emission method, we study deformation processes in a plastic structural material with different technological inheritance properties under static and cyclic loading condition. The dependence of the total acoustic emission on applied stresses is shown to contain a special point characterizing the moment of change in the stress-strain state of the surface layer of the material. We derive relationships for the evaluation of fatigue limits of structural materials by acoustic emission inspection results. Zaporozh'e State Technical University, Zaporozh'e, Ukraine. Translated from Problemy Prochnosti, No. 3, pp. 139–145, May–June, 1999.     

疲劳荷载对橡胶混凝土损伤和断裂性能的影响

虽然橡胶混凝土塑性和疲劳性能较好,但由于掺入橡胶,其在疲劳荷载下离散性增大,损伤过程及最终的断裂机制均不明确.为研究橡胶混凝土在疲劳荷载下的损伤和断裂性能,基于声发射开展了不同橡胶掺量的混凝土在疲劳荷载下的三点弯曲疲劳断裂试验.计算有效裂缝长度,分析疲劳荷载下不同橡胶掺量的混凝土裂缝长度a的变化规律,并利用裂缝长度a和...     

Health monitoring of carbon/carbon,woven reinforced composites. Damage assessment by using advanced signal processing techniques. Part I: Acoustic emission monitoring and damage mechanisms evolution

The present work, first of two parts, deals with three types of woven carbon/carbon (C/C) composites having differentiations during the manufacturing procedure, which influences their fibre/matrix interface. All material types were tested under tensile loading in a load–unload–reload configuration, with online acoustic emission monitoring. Unsupervised pattern recognition algorithms were utilized to classify the acoustic emission (AE) data recorded during the tests. The resulted clusters, concluded by the analysis of AE hits, are associated with the damage mechanisms of the material, activated at the different load levels, and significant remarks were extracted regarding the damage evolution and its differentiation according to the different fibre/matrix interfaces. Emphasis is given on the impact of the different interface types upon the total mechanical behavior and damage accumulation at the test coupons. A qualitative evaluation of the interfaces using non-destructive testing data is also attempted. This first part intends to propose methodologies and procedures to analyze data from online acoustic emission monitoring in order to extract useful information regarding the damage evolution within C/C materials.     

不同应变率下岩石冲击破坏的声发射特性研究

为了研究在动载荷下岩石破裂的声发射特性,采用霍普金森(SHPB)实验系统对三种岩石进行不同应变率下的冲击载荷破坏实验,同步采集破坏过程的声发射参数,从应力—应变、幅值分布、振铃计数变化以及峰值频率分布等方面进行了分析与研究。实验结果表明:力学特性方面,随着应变率增大,三种岩石的动态强度随之增大,极限应变也随之增大,且岩石试样的破碎程度随之增大,表现为碎块的尺寸减小、块数增加、碎屑增多。在声发射特性方面,三种岩石的峰值频率主要在550 k Hz以下,且随着应变率的增加,三种岩石的振铃计数都随之增大,低幅值信号比例增加,峰值频率在100 k Hz以下的低频信号随之减少,100~200k Hz以及400~550 k Hz的中高频信号随之增多,说明峰值频率有向中高频移动的趋势。     

Fractographic and acoustic emission of mullite-alumina-zirconia composites prepared by reaction sintering

The fracture behaviour of a mullite-alumina-zirconia material prepared by reaction sintering has been studied by fractography and acoustic emission during indentation tests. The acoustic emission characteristics of the mullite composite are compared with those obtained from tetragonal zirconia polycrystal and aluminium oxide tested under the same conditions.     

基于声发射的钢筋混凝土梁承载能力评估

在钢筋混凝土断裂过程中能量平衡基础上,结合声发射与断裂力学参数的耦合关系,得到裂纹稳定拓展过程中,声发射振铃数与钢筋混凝土梁抗弯刚度间的关系,并通过钢筋混凝土梁静、动态弯曲破坏试验进行验证。结果表明：在能量平衡原理基础上建立声发射参数与钢筋混凝土梁承载能力的关系是可行的。在宏观裂纹稳定拓展阶段,通过声发射传感器实时监测获得破坏过程的声发射信号,能准确评估钢筋混凝土梁的抗弯刚度。     

皇冠梨静压力学特性及模拟研究

目的 建立皇冠梨生理特性与力学损伤关系模型,实现果实静压过程的模拟研究。方法 通过材料松弛试验和静态压缩试验,研究果实材料力学特性。使用三维扫描方法辅助建立果实有限元模型,并对果实静载损伤过程进行模拟。结果 使用Maxwell黏弹性材料本构模型,成功模拟了果实流变特性。通过静压试验将所建立的梨果实黏弹性材料模型与传统弹塑性材料模型进行对比,误差降低了7%,从而验证了模拟的准确性。根据von Mises等效应力分布结果进行预测,发现在静载力为161.21 N时梨果实会出现明显损伤。结论 以上研究使用2种材料对静态压缩试验进行仿真模拟,进一步验证了使用数值模拟方法对水果静力学过程模拟的可靠性。为皇冠梨果实机械化采摘、储存包装及加工搬运过程提供了理论依据。