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RTM/纺织复合材料超声检测方法研究

徐肖霞  
【摘要】:RTM低成本制造技术,与纺织技术结合,能得到低成本、高性能、内部结构复杂的构件,这类构件在航空航天、汽车制造、体育器材等方面得到了广泛的应用。但RTM成型过程易产生多种缺陷,如褶皱、干斑和孔隙等,缺陷的存在会影响构件的使用性能。然而RTM/纺织复合材料在物理性能上呈显著的各向异性,给材料的缺陷检测和评价带来困难。 本文研究了线性超声检测和非线性超声检测的理论。首次采用线性和非线性超声检测RTM/纺织复合材料中的宏观缺陷和微观缺陷。本文研究对象为纤维布铺层、RTM注射成型的碳纤维复合材料。采用三种不同树脂注射速度,制备三组孔隙试块,和一组人为引入宏观缺陷的试块;另外还制备了纤维缝合、RTM成型的复合材料。 首先,研究声波在RTM/纺织复合材料中的传播特性。理论分析高次谐波的来源,研究固体中的一维纵波非线性波动方程及其解。建立特征参数与检测对象之间的关系,选定检测方法和检测系统。 其次,设计实验用的试块。根据RTM工艺特点结合现有的实验条件,设计成型用的模具,制备满足实验要求的试块。 然后,采用线性和非线性超声对RTM/纺织复合材料中的宏观缺陷和微观缺陷进行检测。 实验结果表明:两种方法都能用于RTM/纺织复合材料的缺陷检测。在宏观缺陷检测方面,两种检测方法都能实现有效的检测,而线性超声测试系统简单,成本低;在微观缺陷检测方面,非线性超声检测技术对缺陷更敏感,精度更高。


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