基于振动方法进行复合材料力学性能检测的研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文(6)特种载荷下的实验(如疲劳、多轴加载和高速试验等)。(7)用于无损检测评价结构的完整性和可靠性，并预测材料的使用寿命。对于以上几方面的实验内容，实验工作者们作了大量的工作，采用的实验技术包括：光弹性方法；电阻应变计方法；云纹法和云纹干涉法；全息干涉和散斑干涉方法；无损检测方法(超声、删线、声发射和热象等)；断口显微分析方法等12¨。由于复合材料问题的纷繁复杂，不可能用一种或几种理论来解决大量的问题，因此复合材料的实验工作就显得异常重要。值得一提的是，各种实验方法都有其适用的范围。为了对一个具体问题的完满解决，有时不得不同时采用几种实验方法，而有时，实验方

2、法与数值方法和解析方法又要相互结合。力学工作者正在不断探索出新的方法来努力适应复合材料发展的需要。1．2复合材料力学性能的测试材料的力学性能是材料最基本的使用性能之一，尤其对于结构材料而言。一般测定材料的力学性能都是利用材料试验机对标准试样进行测试，需要大型设备：而且需要贵重的辅助装置和精密的试样加工，还会对材料进行破坏，实验完后材料失去了使用价值。振动方法是无损的检测方法，是在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对材料或制件相关特性(如形状、位移、应力、化学成分、组织结构、光学特性、流体性质、力学性质等)进行测试与检验，并进而就材料或构件对特定应用的适用性进行评价的一门技

3、术方法。无损检测的最大特点是既不破坏材料的原有特性，又能在短时间内连续获得检测结果。无损检测技术与传统的破坏性检测技术相比，其经济效益十分显著。无损检测(Non．destructiveTesting或Non．destructiveEvaluation，简称NDT或NDE)，又称非破坏性检测，是利用材料的不同物理力学或化学性质在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对材料或制件相关特性(如形状、位移、应力、化学成分、组织结构、光学特性、流体性质、力学性质等)进行测试与检验，并进而就材料或构件对特定应用的适用性进行评价的一门技术方法。无损检测的最大特点是既不破坏材料的原有特性，又

4、能在短时间内连续获得检测结果。无损检测技术与传统的破坏性检测技术相比，其经济效益十分显著。由于无损检测的可靠性与被检构件的材质、组成、形状、表面状态、所采用的物理量的性质以及被检构件异常部位的状态、形状、大小、方向性和检测4武汉理工大学硕士学位论文装置的特性等关系很大，而且还受人为因素、标定误差、精度要求、数据处理和环境条件的影响对于不同构件、不同材料、不同缺陷，不同的无损检测方法检测结果的准确程度也是不一样的为了提高检测的准确性，相应产生了很多方0出【22-25】1二^o1)射线检测法普遍使用的、发展最快的是X射线法。其主要原理是利用射线穿透不同试件部位时的吸收和衰减效应的不同来

5、分析和判断试件的某些性质。2)微波检测法微波是频率在300MHz--300GHz的电磁波。其基本原理是利用微波在不同介质中的传播速度和衰减速度的不同，研究试件不同方向和不同部位的差异，常用透射、反射、定波和散射类仪器来检测。3)超声波检测法利用超声波在物质中传播会发生衰减的现象，且其纵波波速与介质的密度、超声弹性模量的相关关系，在测量出超声波速度和后，推算出试件的弹性模量，并根据弹性模量与力学性质的正相关性，估算出被测的试件机械强度。4)冲击应力波检测法即通过检测冲击应力波的传播时间和传播速度的变化来确定材料的性质(如弹性模量和缺陷等)。5)红外线检测法其基本原理是利用红外物理理论

6、，把红外辐射特性的分析技术和方法应用于被检对象的一个综合性无损检测应用技术。6)机械应力检测法．是采用机械方法施加恒定变形(或力)于被测试材上，测得相应的载荷(或变形)，由计算机系统计算出试材的弹性模量和抗弯强度。71振动检测法根据试件的振动特性与弹性模量之间的相关关系，检测横向振动的固有频率，经计算机数据处理后显示出试材的弹性模量。8)声发射检测法武汉理工大学硕士学位论文材料受外力或内力作用产生变形或断裂时，会以弹性波的形式释放出应变能，利用电子仪器检测应变能反映的声发射信号并由此判断材料内部的裂纹、缺陷、结构变化、破坏先兆等材料的内部动态信息。1．3共振法与应力波法本文研究的正

7、是在不破坏材料的使用价值的基础上做到对材料的力学性能进行测试，使用的方法是冲击应力波法和共振法。对于共振法的研究，20世纪70、80年代主要是采用振动法对木材进行检测并制造了木材横向振动弹性模量计算机(中山义雄，1975；Pellerin等，1975)；用共振法和超声波法可以确定木材的强度特性与其结构特点的关系，且共振法和超声波法具有同等价值(Paschalis，1978)：利用振动法求实际构造用木材的抗弯弹性模量和剪切弹性模量(Sobue，1988)[241。20世