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时间:2020-03-23
《基于四电极法的CFRP结构损伤检测研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第38卷第4期仪器仪表学报Vol38No42017年4月ChineseJournalofScientificInstrumentApr.2017基于四电极法的CFRP结构损伤检测研究1,2111范文茹,雷建,董玉珊,薛倩(1.中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300;2.天津市过程检测与控制重点实验室天津300072)摘要:碳纤维复合材料(CFRP)被广泛用于航空航天领域,实现其结构健康监测对提高适航审定的损伤容限探测水平、降低检测成本具有重要意义。针对飞机使用的CFRP层压结构材料,利用碳纤维的自传感特点及结构损伤的电学敏感特性,基于四电极法提出
2、3种激励模式下的电阻抗无损检测方法,以实现非侵入、无辐射、低成本的快速无损结构健康监测。利用有限元分析软件COMSOL构建各向异性CFRP层压板模型,通过提取有效电压差与电压灵敏度参数,对比分析不同类型结构损伤检测效果,从而获取适用于CFRP层压板结构损伤检测的最优激励测量模式。综合实验结果表明,双电极激励模式整体表现较优。关键词:碳纤维复合材料;电阻抗检测;四电极法中图分类号:TH878O441.4文献标识码:A国家标准学科分类代码:460.4020DamagedetectionofCFRPlaminatestructurebasedonfourprobem
3、ethod1,2111FanWenru,LeiJian,DongYushan,XueQian(1.CollegeofElectronicInformationandAutomation,CivilAviationUniversityofChina,Tianjin300300,China;2.TianjinKeyLaboratoryofProcessMeasurementandControl,Tianjin300072,China)Abstract:Carbonfiberreinforcedpolymer(CFRP)iswidelyappliedinaerospa
4、cefield,theimplementationofstructuralhealthmonitoringissignificanttoimprovethedetectionlevelofdamagetoleranceduringtheprocessofairworthinesscertificationandreducetestcost.AimingattheCFRPlaminatestructureusedinairplane,theselfsensingandthesensitiveelectricalcharacteristicsofCFRPstruc
5、turaldamageareutilized.Anondestructiveimpedancetestmethodbasedonfourprobeisproposedtorealizefaststructuralhealthmonitoringwithnoninvasion,nonradiationandlowcost.TheanisotropicCFRPlaminatemodelsarebuiltwithCOMSOLfiniteelementsoftware,andcomparativeanalysesoftheeffectofdifferenttyp
6、esofstructuraldamagesdetectionareconductedbyextractingtheeffectivevoltagedifferenceandvoltagesensitivityparameter.Therefore,theoptimalincentivemeasurementmodelforCFRPlaminatestructuredamagedetectioncanbeobtained.Comprehensiveexperimentalresultsshowthattheexcitationofdoubleelectrodesh
7、asabetteroverallperformance.Keywords:carbonfiberreinforcedpolymer(CFRP);impedancedetection;fourprobemethod领域,如波音787、空客A380、国产C919及工业机器人、1引言赛车。但CFRP在制造及使用中可能会发生结构损伤:如冲击损伤、分层、纤维断裂,而且在表面完好的状态下碳纤维增强复合材料(carbonfiberreinforcedCFRP内部可能存在致命损伤。所以,为满足飞机适航符polymer,CFRP)与传统金属材料相比,具有优越的物理合性验证需求,
8、针对CFRP构件的结构健
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