碳纤维复合材料损伤涡流检测研究

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碳纤维增强树脂基复合材料因其优异的性能已被广泛应用于飞行器制造、汽车制造、化学工业、造船与电气设备等各个行业,尤其是在航空航天、船舰以及核能设备等领域受到高度重视。然而,复合材料结构件在制造和使用过程中不可避免的会因为冲击等原因产生各种类型的缺陷。此外,复合材料结构件在损坏之前几乎没有先兆,其破坏具有突然性,这一点往往造成严重的后果。因此对碳纤维增强树脂基复合材料损伤的无损检测研究具有极其重要的意义。  目前应用较多的检测碳纤维增强树脂基复合材料损伤的方法有红外检测、X射线检测以及超声检测等,这些检测方法都有一定的效果。涡流检测技术有着众多优点。如能将其应用于复合材料的无损检测,将是复合材料无损检测的一个重要进展。现阶段对复合材料的涡流检测研究还比较少,仍需要系统、深入的研究才能加快涡流检测技术在复合材料领域的应用步伐。  有限元仿真是涡流检测研究的一种重要技术手段,可以指导检测研究与实践。本文基于电磁场理论,运用有限元数值仿真方法对碳纤维增强树脂基复合材料损伤的涡流检测展开研究。根据复合材料不同于金属材料的复杂结构及特性,设计检测线圈,建立复合材料损伤涡流检测的三维有限元仿真模型,使用Fortran语言编写计算程序,进行计算、处理,得到涡流在检测线圈上产生的感应电压。  本文对复合材料中分别存在结构变形、纤维断裂、分层缺陷以及同时存在这些类型的缺陷的涡流检测进行了有限元分析。仿真结果表明,涡流检测技术可以很好的检测碳纤维增强树脂基复合材料中的多种损伤。
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