碳纤维增强复合材料冲击缺陷脉冲涡流无损检测仿真与试验研究

为了对碳纤维增强复合材料( CFRP )冲击缺陷进行检测,提出基于磁通密度y分量的脉冲涡流检测法。通过有限元仿真,分析电导率差异对涡流磁场的影响。通过实验研究,利用小波包能量法验证仿真结果的准确性。仿真与实验结果表明：基于磁通密度y分量的脉冲涡流检测法可以有效识别冲击缺陷,并且能够区分不同冲击大小对碳纤维增强复合材料损伤的差异。     

单向碳纤维复合材料分层缺陷垂直涡流检测有限元仿真研究

针对单向碳纤维复合材料分层缺陷难以检测的问题,设计了一个共面三矩形线圈探头,建立了利用该探头进行单向碳纤维复合材料分层缺陷垂直涡流检测的有限元模型,并利用该模型仿真计算了存在不同厚度分层缺陷时垂直涡流检测探头输出的感应电压信号变化情况。仿真结果表明,所设计的探头可灵敏地检测出单向碳纤维复合材料分层缺陷,并且在探头扫描检测分层缺陷的过程中,探头输出的感应电压虚部会出现成对的峰值和次峰值,峰值与分层厚度成正比,次峰值对的出现位置对应于分层缺陷边缘的位置,通过对峰值大小和次峰值对的出现位置进行分析,可以实现单向碳纤维复合材料分层缺陷厚度和范围的定量化评估,为实际工程应用提供了有价值的参考。     

碳纤维增强复合平板新型涡流探头的仿真与试验研究

针对碳纤维增强复合材料平板断丝缺陷开发了一种新型涡流探头,采用激励线圈与检测线圈中心轴线相互垂直的独特设计弱化主磁场干扰,并以仿真数值分析方法证明了设计方式的优越性;研制探头,建立检测系统,并开展试验进行表面缺陷与隐藏缺陷的初步研究。结果表明,设计开发的涡流探头可以极大的提高传感器的灵敏度。此外,与仿真结果一致,此传感器对材料板表面缺陷具有很强的敏感性,而且能有效检测碳纤维增强复合材料板埋深2 mm^4 mm的隐藏损伤。     

脉冲涡流厚度检测仿真与实验研究

基于瞬态磁场的轴对称特性,利用有限元方法建立了脉冲涡流厚度检测的理论模型。仿真分析了被测金属板材在不同电导率和厚度参数时的探头差分信号并选择探头差分信号峰值作为信号特征。经分析发现：电导率一定时,差分信号峰值随被测金属板材厚度的增加呈递增趋势;被测金属板材厚度相同时,电导率越大差分信号峰值就越大。运用建立的试验系统进行实验研究,结果表明,实验与仿真结论一致,表明了所建模型的正确性和仿真结果的可信性。     

脉冲涡流矩形传感器参数的仿真优化与实验

脉冲涡流矩形传感器是近年来涡流无损检测的研究热点。采用Comsol有限元仿真软件建立了矩形探头有限元仿真模型,并且根据仿真结果设计了矩形探头进行缺陷检测实验。通过仿真和实验的对比分析,结果表明:矩形探头长宽高尺寸在2∶1∶1.5的比例下灵敏度、线性度最佳。     

金属厚度的脉冲涡流无损检测研究

脉冲涡流无损检测技术是一种新的检测技术。通过应用脉冲涡流测量方法,从理论上分析了感应电流与金属厚度之间对应的变化关系,从中得到了感应电流峰值高度、第1次峰值到达时间和穿过零点的时间这3个特征信号。根据这3个特征量,可推测出被测金属和线圈之间距离、被测金属的厚度,误差小于2%。     

单向碳纤维复合材料远场涡流检测伪峰识别方法研究

针对单向碳纤维复合材料平板缺陷远场涡流检测存在的伪峰干扰问题,在分析远场涡流检测信号伪峰产生机理及伪峰特征的基础上,提出了利用对称双检测线圈构成远场涡流检测探头进行伪峰识别的方法,建立了利用该探头对单向碳纤维复合材料平板缺陷进行远场涡流检测的仿真模型,借助有限元方法进行仿真计算,得到了五组不同间距缺陷的检测信号,并利用所提出的伪峰识别方法对仿真计算获得的检测信号峰值进行分析识别,结果表明所提出的伪峰识别方法在不同的缺陷分布情况下都可以准确识别出伪峰和实际缺陷对应的真实峰值,从而验证了所提出的伪峰识别方法的有效性及准确性,为单向碳纤维复合材料平板缺陷远场涡流检测的伪峰消除问题提供了解决思路,有效提高了单向碳纤维复合材料平板缺陷远场涡流检测的准确性。     

物联网嵌入式脉冲涡流无损检测系统研究

为了能够在线无损检测设备内部缺陷与损伤,本文设计一种物联网嵌入式脉冲涡流无损检测系统。该系统通过信号发生器产生脉冲宽度调制波经过放大后驱动探头;探头采集被测试件的缺陷与损伤信号,将含有缺陷和损伤的磁信号转换成电信号,经过调理电路后,在模数转换部分将电信号转换为数字信号传输至STM32f107内;在控制器控制下通过物联网传输至PC机,然后PC机对信号进行分析与显示。     

脉冲涡流无损检测装置的研制

脉冲涡流检测方法是近几年迅速发展起来的一种涡流无损检测新技术。研究了脉冲涡流无损检测机理,研发了脉冲涡流无损检测装置,包括探头的设计与制作、脉冲信号发生电路的设计与制作、信号调理电路的设计与制作等。完成了脉冲涡流裂纹无损检测的实验研究,选取了最佳的检测参数匹配。实验结果表明,所设计的脉冲涡流无损检测装置在激励频率为100Hz-1000Hz范围内信号最为敏感。     

小波分析在脉冲涡流无损探伤中的应用

脉冲涡流探伤时,瞬态信号和一次扫描波形中的噪声干扰成分会影响缺陷定量检测的准确度。对于该问题,研究了小波分析在脉冲涡流探伤中的两方面应用。对于瞬态信号,利用小波阈值去噪法对其处理,分析了阈值方法的不同对去噪效果的影响并进行实验验证,并与传统低通滤波进行了比较;对于一次扫描波形,利用小波分解后的近似系数重构信号,再提取峰值扫描曲线。实验结果证明：在瞬态信号的去噪中,软阈值法相比于硬阈值法有更好的去噪效果,其可以在保留真实信号特征的情况下去除噪声,并解决了传统低通滤波会损害真实信号特征的问题,还原了信号的真实峰值和过零时间;使用该方法获得的峰值扫描曲线消去了抖动,极值点时间变得明确,提高了缺陷长度的检测准确度。     

基于隧道磁电阻传感器的脉冲涡流无损检测

目前航空工业多采用铝合金部件,由于航空工业的量轻化等需求导致对铝合金件强度保持有较高的要求,因此对结构材料缺陷的检测尤为重要。为此文章设计了一种基于隧道磁电阻(Tunnel magnetoresistance, TMR)传感器的脉冲涡流无损检测系统方案,对铝合金缺陷参数与被测信号波形的关系进行了研究。首先使用有限元仿真软件COMSOL建模并获取仿真实验数据,证明了脉冲涡流无损检测应用于铝合金材料的可行性;其次,应用仿真结果指导探头设计,进而设计出检测系统,采取实物实验结果与仿真建模分析结果进行对比的方法,实验验证了检测系统的准确性、可靠性和在工程应用中的可行性;最后分析和讨论了缺陷宽度和缺陷深度的无损检测结果。为TMR传感器工程应用确立了实验基础。     

Analysis and optimum design of fibre-reinforced composite structures

The optimal design of a carbon-fibre-reinforced plastic (CFRP) sandwich-like structure with aluminium (Al) webs is addressed. The material parameters are determined using tensile tests, whereafter the results of an analytical model, a numerical model and an experimental setup are compared. The analytical and numerical approximations are then used to optimize the structure in a multi-algorithm approach for minimum cost and maximum stiffness. The selected algorithm and approximation are motivated by their accuracy and computational efficiency. The CFRP plates are optimized with respect to ply arrangement, while the complete sandwich-like structure is optimized with respect to the combination of manufacturing and material cost. Design constraints on maximum deflection of the total structure, buckling of the CFRP composite plates, buckling of the Al webs, stress in the composite plates and stress in the Al stiffeners are included in the formulation. For the different phases in the optimization process, we use the recently proposed particle swarm optimization algorithm, a dynamic search technique and a continuous-discrete optimization technique .     

碳纤维复合材料缺陷的小波包分析

利用超声相控阵检测系统对含有裂纹、夹杂、分层三种缺陷的碳纤维复合材料实验板进行检测。对采集到的缺陷信号,在计算机中利用小波包变换进行分析。提出基于距离可分性测度的小波基评估准则,以确定最优小波基。对三种缺陷信号用sym8小波进行小波包的分解和重构,用"频率-能量"的方法提取各类缺陷信号的能量特征;结果表明,该方法对碳纤维复合材料的缺陷类型的区分具有较好的效果,从而为缺陷自动识别奠定了基础。     

Numerical simulation and experimental study on electrothermal properties of carbon/glass fiber hybrid textile reinforced concrete

Carbon/glass fiber hybrid textile reinforced concrete is a relatively new composite material with good mechanical capacity and excellent electrical conductivity.Both small-scale slab heating experiments and numerical simulation are presented in this paper.Temperature variation curves obtained during heating indicate the effects of environmental temperature,heat-conducting layer thickness and electric heating power.Comparison of temperature rising between the situations with and without thermal isolation lay...     

碳化硅增强钛合金基复合材料热残余应力的有限元分析

为探寻热解碳层对涂碳SiC纤维增强Ti-15-3钛合金基复合材料（C-SiC/Ti-15-3）中热残余应力的影响,基于复合材料细观力学方法,建立在不同热解碳层厚度时C-SiC/Ti-15-3复合材料的有限元单胞模型,模拟复合材料中热残余应力的分布.研究发现,在SiC纤维表面增加碳涂层能明显降低复合材料中的热残余应力,SiC表面的热解碳层厚度对复合材料中的热残余应力有很大影响;随着热解碳层厚度的增加,最大von Mises等效应力和径向应力呈现先减小后增大的趋势.     

基于碳纳米管场发射的压力传感器仿真与设计

碳纳米管是场发射阴极的极佳材料.基于碳纳米管和金属铜的复合电镀技术,采用有限元软件对压力传感器的碳纳米管布设进行了有限元仿真,使用模拟退火算法对阳极变形膜的尺寸进行了优化,并设计了实现压力传感器的工艺过程.碳纳米管的管径在不影响电镀质量的情况下可尽量小,选取的长度不影响直立,间距在500 nm时可获得最大电流.阳极膜的...