固体火箭发动机壳体脱黏缺陷的热波检测

基于热波技术,对固体火箭发动机复合材料壳体/绝热层脱黏缺陷进行检测研究,采用去除背景和分水岭方法对热图进行降噪、增强和分割处理,利用表面热斑区域的面积对缺陷尺寸进行估算,根据热图序列的时间特征计算缺陷的深度,并与声-超声检测结果进行比较.结果表明,热波技术检测速度快,20 s可对缺陷准确定位,检测结果直观;5 mm深的3个缺陷最佳检测时间均为7 s;缺陷深度通过材料参数和缺陷尺寸进行计算,且缺陷越大,误差越小;与声-超声技术相比,热波检测更适合进行定量分析.     

复合材料气瓶分层缺陷的红外检测数值模拟

针对复合材料气瓶分层缺陷不易被检测的问题,利用ANSYS有限元方法、红外检测技术,对复合材料气瓶分层缺陷进行红外模拟分析. 研究了复合材料气瓶分层缺陷不同直径、深度、厚度对复合材料气瓶表面热像温度差、热像对比度的影响. 结果表明,随着缺陷直径和缺陷厚度的增大,热像温度差峰值和热像对比度峰值也随着增大,说明分层缺陷越容易被检测出;随着缺陷深度的增大,热像温度差峰值和热像对比度峰值与深度呈反比关系,说明分层缺陷深度越小时,缺陷越容易被检测出.     

激光超声检测技术在复合材料检测中的应用

针对广泛用于航天器结构的复合材料层压板,建立了激光超声检测实验平台,实验研究了脉冲激光在复合材料中产生超声波的时频域特征,分析了激光超声与复合材料分层缺陷相互作用的声衰减行为,实现了复合材料层压板夹杂、分层缺陷的C型成像检测.研究成果对推动激光超声检测技术在航天飞行器结构快速检测中的应用与发展具有积极作用.     

基于导波的圆管横向裂纹检测的数值模拟与试验

研究圆管上的超声导波的裂纹几何尺寸与回波反射特征间的映射关系.首先,建立5组周向角度与径向深度的裂纹管道的有限元仿真模型,用脉冲-回波的方法模拟L(0,2)模态波对管道横向裂纹进行检测,提取其裂纹反射系数特征值;其次,搭建导波检测系统,加工3组周向裂纹的圆管试样,分别用单探头与4个探头进行裂纹检测试验.分析表明:试验与仿真分析得到缺陷尺寸对反射系数的影响趋势吻合;能够检测到1m以外的裂纹,轴向定位误差小于10%;裂纹回波的反射系数随着损伤程度的增大而增大.本研究为基于导波对管道横向裂纹的定位与识别提供了参考.     

钢桥面板疲劳裂纹损伤非线性Lamb波检测的数值模拟与试验研究

为有效识别车辆荷载作用下钢桥面板的早期疲劳裂纹,进行钢板疲劳裂纹非线性Lamb波检测的数值模拟和试验研究.基于声接触非线性理论,提出了首波能量、拟声速和非线性参数3个损伤指标.试件同时考虑了孔洞缺陷、宏观裂纹和疲劳裂纹3种类型的缺陷,其中,疲劳扩展裂纹通过疲劳加载试验生成.在三维数值模型中,通过零长度非线性弹簧单元模拟...     

小型固体火箭发动机药柱的超声检测

为检测小型固体火箭发动机药柱包复层界面脱粘、药柱内部的气泡和裂纹而研制的超声检测机,用聚焦声束对药柱表面做螺旋线式的穿透扫查,根据得到的药柱表面展开图可定位及半定量的判断缺陷。为避免使用耦合剂,研制了专用的充油聚焦干耦合超声探头。实验证明,耦合情况稳定效果良好。本方法对其他非金属材料复合材料亦可做无损探伤。     

复合材料压力容器无损检测研究现状

随着复合材料压力容器的研究及其在航空航天等领域的广泛应用,检测复合材料压力容器内部缺陷、损伤的无损检测技术也得到迅速的发展.总结了用于复合材料压力容器无损检测的超声波技术、声发射技术、声-超声技术、涡流检测技术、计算机断层扫描技术、红外热波、数字散斑等主要无损检测方法,对上述方法的原理、特点、适用范围及其在复合材料压力容器无损检测中的检测特征作了简要评述;并对复合材料压力容器无损检测研究进行了展望.     

界面弹性模量对纤维增强复合材料力学性能的影响

研究界面弹性模量对纤维增强脆性基复合材料宏观力学特性和失效破坏机理的影响.从细观角度考虑材料介质力学参数的非均匀分布,对具有不同弹性模量界面的纤维增强复合材料的损伤破坏过程进行了数值模拟.结果表明,柔性界面可显著提高复合材料的宏观韧性;刚性界面不能有效改善材料的脆性.可观察到考虑柔性界面时的界面脱粘、裂纹偏折、纤维桥联和拔出等现象,而刚性界面复合材料的破坏路径表现出完全不同的特性,同时得到相应的声发射模拟结果.     

基于声发射的三维编织T型梁复合材料损伤研究

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备了三维编织T型梁复合材料,在万能试验机上进行弯曲试验,用声发射仪器监测损伤演化。T型梁在三点弯曲载荷作用下,加载初期对应基体裂纹出现,此时并没有严重损伤;随着加载过程进行,裂纹逐渐扩展到纤维基体界面使得纤维基体脱粘,腹板处纤维开始断裂;在加载后期,腹板纤维完全断裂,材料失效。用主成分分析(PCA)和kmeans++算法对声发射信号进行聚类分析,可以成功识别出三种声发射信号,并表征破坏情况。     

碳化硅颗粒和界面脱粘对SiCP/Al复合材料变形行为的影响

为研究SiC颗粒增强铝基复合材料的强化与断裂模式,采用修正的等效介质模型定量计算加入碳化硅颗粒后基体组织变化、颗粒尺寸分布和界面脱粘对12%的SiC(5 μm)/Al（体积分数）复合材料的弹塑性变形的影响。理论计算与实验获得的应力-应变关系符合得较好,研究表明,碳化硅颗粒加入后,基体载荷转移、基体晶粒细化和因热错配造成的高密度位错提高了复合材料的流动应力,界面脱粘则降低复合材料的流动应力;载荷转移、晶粒细化、位错强化是SiCP(5 μm)/Al复合材料的主要强化机制,而界面脱粘、基体韧性断裂是其主要的断裂模式。     

梁的拉-弯组合应力损伤分析和预测

提出了梁的拉-弯组合应力损伤失效分析方法.与Kachanov的材料受载横截面减少定义拉伸损伤变量类似,以梁的弯曲惯性矩减少定义弯曲损伤变量.推导了梁的拉-弯组合应力损伤基本方程.并且提出了便于工程应用的梁拉-弯组合应力损伤失效预测方程.     

结构物损伤评估的伤值法

本文建立了描述结构物损伤状态的几个重要参量,讨论了损伤对安全性的影响,运用映射的观点提出了用伤值评估损伤程度的方法。     

砌体结构损伤状态的评估

本文在分析砌体结构损伤行为的基础上，提出了损伤评估的数学模型，引入砌体伤值来度量砌体结构的损伤状态，伤值也与结构的可靠性有着密切的联系，以砖墙裂缝为例，本文给出了砖墙裂缝的伤值公式，结果令人满意。     

不同倾角节理岩体损伤演化特征分析

为研究节理倾角对岩体损伤的影响规律,运用损伤力学理论建立考虑节理与荷载共同作用的岩体损伤演化模型及损伤本构模型;通过单弱面理论对模型试验进行验证,同时探讨节理岩体损伤演化特征.结果表明:单弱面理论结果与试验结果较为吻合,模型试验能较好地表征含单一结构面的岩体在荷载作用下的力学特征及损伤演化规律;当节理倾角从0增大到90°过程中,初始节理损伤先增后减,在倾角为60°时至最大值,总体呈倒"U"型分布规律;不同倾角节理岩体总损伤演化规律基本一致,均呈"S"型分布规律,先缓慢增加,而后快速增加,最后再缓慢增加其值趋于1;节理倾角只影响总损伤率数值大小不影响其演化规律,总损伤率随应变增加呈正态分布;总损伤率受控于节理面分布规律,当节理倾角从0增大至90°的过程中,总损伤率先减小后增大.     

人工高切坡的长期强度指标研究

高切坡的长期强度指标是研究其长期稳定性的关键,而影响人工高切坡长期强度的因素较多,但在工程寿命期内,主要以开挖卸荷和雨水入渗两种因素为主.以损伤理论为基础,分别定义了开挖卸荷引起的岩土体损伤和雨水入渗引起的岩土体损伤,研究了考虑损伤后岩土体的长期抗剪强度指标问题.通过工程实例的分析,结果表明：理论模型计算的高切坡长期强度与常规强度折减方法的预测结果一致的,可用于对人工高切坡长期稳定性的预测.     

一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型

在结构的抗震设计、未来震害预测、震后经济损失评估等过程中,一个重要的任务就是选择合理的反应量建立结构损伤评估模型,以定量计算出结构在地震过程中的损伤指标.在分析现有的损伤参数以及几种双参数地震破坏准则的基础上,结合损伤力学的基本原理,提出了一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型,并根据已有的实验结果确定了模型参数.     

金属结构的疲劳损伤有限元分析研究

金属材料的疲劳损伤是工程界早已发现的问题，金属结构的疲劳破损问题正日益突出，为了较好地预测金属结构和构件的剩余疲劳强度与疲劳寿命，必须建立疲劳损伤有限元分析模型，来完整描绘其应力场、应变场以及损伤场的变化全过程．针对金属材料的特点，从损伤力学的基本原理出发，通过切实可行的疲劳损伤演化规律实现损伤理论与有限元软件的结合，建立适用于金属结构的疲劳损伤有限元分析模型，最后通过疲劳试验结果与理论计算比较，对模型进行了分析与评价。     

高周疲劳损伤变量的测试和损伤演变规律的研究

本文用４０Ｃｒ钢制成的光滑圆柱试样，在高频疲劳试验机上，首先测出ｒ＝０．１，σ＝４４０ＭＰａ下的断裂寿命Ｎｆ。然后在同一应力比和应力水平下，分别进行了寿命比ｎ／Ｎｆ＝０．４、０．６、０．８和０．９的疲功试验。卸载后用电测法在万能试验机上测出不同损伤度下的Ｅ值，按公式Ｄ＝１－Ｅ／Ｅ计算损伤值Ｄ，再按幂指数Ｄ＝Ｋ（ｎ／Ｎｆ）＾ａ进行拟合。我们发现，实验值与拟合值吻合，说明高周疲劳损伤确按幂规律演变。     

材料大塑性变形损伤研究

综述了材料大塑性变形损伤的主要研究方法：基于位错的连续介质位错理论和分子动力学方法,基于宏细观损伤变量的损伤力学方法和基于裂纹及考虑损伤的断裂力学方法．评述了各尺度研究方法的研究概况、特点及其适用范围．重点介绍了材料变形过程损伤的模拟方法,以及运用有限元法进行损伤演化数值模拟的经验公式、统计模型和基于宏细观损伤变量的物理模型．     

建筑物单体震害预测新方法

为了快速有效地预测单体结构的震害,通过分析大量的单体结构样本以及不同震害影响因子的参与度系数,并参照模糊综合评判模型,建立了多因子综合分析单体结构震害的方法.震害影响因子的选取考虑了结构特点、震害特点及规范的相应要求,一般包括场地类型、结构类型、建造年代、结构的层数等.该方法的主要优点在于能以简单、可行的方式处理单体结构震害的复杂性.采用此方法对算例进行了分析.