多层树脂材料内部深度分辨位移场分布测量

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复合材料就是将两种及两种以上性质不同的材料,通过物理或化学的作用,在宏观或微观上组成一种全新的材料,这种材料具有不同于原材料的特性。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。由于复合材料有其自身的优良特性,在工业生产和日常生活中应用极其广泛,生产技术的进步导致了其生产难度的增大,对复合材料质量也提出更为严格的要求。特别是像航空航天设备这类产品,必须保证其制作工艺稳定的和测量结果的精确。而对于复合材料内部力学特性的研究也是当前的一大趋势,传统的无损检测技术手段已经很难满足现有的需求。当前国际和国内关于复合材料内部力学检测新技术发展十分迅猛,成果也相当显著,本文即利用激光波数扫描干涉技术研究多层散斑表面复合材料的内部力学特性。  介绍了几种常见的干涉仪结构和原理,利用迈克尔干涉仪作为系统的原型框架搭建激光波数扫描干涉系统。对实验平台各子系统的组成原件及其功能特性进行介绍,光源包括激光器和温度控制器;光路包括光楔、分光镜、偏振片; CCD相机;图像采集软件;加载装置,理解各子系统作用。  对激光波数扫描干涉的基本原理进行了讲解,它是对采集的数据进行处理的依据。首先推导出波数扫描的基本公式,计算波数并随机采样后进行傅立叶变换,解卷绕干涉信号后计算相位差值,通过相位差来求出深度方向上的离面位移。通过对离面位移求导即可得出应变场分布,最后给出性能指标公式。  介绍了样件的制作流程,分别制作了三组被测样件,对系统进行调试,系统处于正常状态后对被测件进行压缩试验。采集的数据处理后得到四散斑面复合材料离面位移分布,六散斑面复合材料及其缺陷样件的离面位移分布和应变场分布。对结果进行观察和比较,与材料的实际受力分布基本吻合。实验测试很好的验证了该系统的可靠性及算法的正确性,为测量复合材料内部力学信息提供了理论和实践参考,从而证明该算法的可行性。该测检测方法作为一种较新的力学检测技术,对透明和半透明的复合材料都能进行相应检测,且适用于多种复合材料。测量精度、信噪比都很高,检测时间相对较短。该测量方法在复合材料内部力学特性测量领域具有较好应用前景。
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