碳纖維增強(qiáng)塑料的渦流熱成像檢測(cè)研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料，是一種常見(jiàn)的高強(qiáng)度、輕質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)復(fù)合材料，常用于環(huán)境要求較高的航空航天領(lǐng)域、橋梁結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)件、新能源汽車車身部件、有高強(qiáng)度需求的體育器材等。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的大量應(yīng)用給無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和無(wú)損評(píng)估帶來(lái)了新挑戰(zhàn)，本文旨在評(píng)估鎖相渦流熱成像技術(shù)對(duì)各種復(fù)雜程度的碳纖維增強(qiáng)塑料的檢測(cè)效果。
　　本研究過(guò)程按照被檢測(cè)材料的復(fù)雜程度度，分為三個(gè)階段。第一，針對(duì)厚度約1毫米的單向非編織的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料，順纖維方向上的導(dǎo)電導(dǎo)熱

2、特性更高，屬于各向異性材料。使用矩形線圈進(jìn)行渦流熱成像檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)觀察到在矩形線圈彎角處的材料被加熱區(qū)域內(nèi)，存在沿碳纖維走向的明顯長(zhǎng)條低溫區(qū)域，并將該區(qū)域?yàn)榧訜崦^(qū)，通過(guò)加做試塊旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)和改變感應(yīng)線圈的夾持模式，嘗試圓形、盤餅形和亥姆霍茲線圈分別重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，否定了特定線圈-材料幾何位置的原因，排除了線圈幾何形狀的影響。有限元仿真結(jié)果排除了材料本身存在缺陷的可能。第二，在評(píng)估了最簡(jiǎn)碳纖維材料之后，需要明確該技術(shù)對(duì)真實(shí)使用的材料，即對(duì)更為復(fù)

3、雜的材料的檢測(cè)能力，對(duì)雙向六層纖維壓合板進(jìn)行熱成像加測(cè)，結(jié)果表明相位圖能夠清晰地展現(xiàn)多層材料的纖維紋理，并通過(guò)擬合幅值信號(hào)與調(diào)制頻率的關(guān)系，確定了該材料的渦流加熱屬于體加熱方式。第三，進(jìn)行了多層編織碳纖維材料的沖擊損傷渦流熱成像檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)比LED陣列光學(xué)熱成像與三維計(jì)算機(jī)輔助斷層掃描的檢測(cè)效果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)沖擊能量超過(guò)3 J時(shí)，渦流熱成像的損傷檢測(cè)效果優(yōu)于LED光學(xué)熱成像。除對(duì)以上三種不同復(fù)雜程度材料的實(shí)驗(yàn)評(píng)估，材料內(nèi)部渦流分布的數(shù)值仿真