基于四电极法的CFRP结构损伤检测研究.pdf

《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Ｖｏｌ３８Ｎｏ４２０１７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：４６０．４０２０ＤａｍａｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＣＦＲＰｌａｍｉｎａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｂａｓｅｄｏｎｆｏｕｒｐｒｏｂｅｍ

3、ｅｔｈｏｄ１，２１１１ＦａｎＷｅｎｒｕ，ＬｅｉＪｉａｎ，ＤｏｎｇＹｕｓｈａｎ，ＸｕｅＱｉａｎ（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｉａｎｊｉｎＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｒｏｃｅｓｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒ（ＣＦＲＰ）ｉｓｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎａｅｒｏｓｐａ

4、ｃｅｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｌｅｖｅｌｏｆｄａｍａｇｅｔｏｌｅｒａｎｃｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｉｒｗｏｒｔｈｉｎｅｓｓｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｅｓｔｃｏｓｔ．ＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅＣＦＲＰｌａｍｉｎａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｕｓｅｄｉｎａｉｒｐｌａｎｅ，ｔｈｅｓｅｌｆｓｅｎｓｉｎｇａｎｄｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＣＦＲＰｓｔｒｕｃ

5、ｔｕｒａｌｄａｍａｇｅａｒｅｕｔｉｌｉｚｅｄ．Ａｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｆｏｕｒｐｒｏｂｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｆａｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｈｅａｌｔｈｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｗｉｔｈｎｏｎｉｎｖａｓｉｏｎ，ｎｏｎｒａｄｉａｔｉｏｎａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ．ＴｈｅａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＣＦＲＰｌａｍｉｎａｔｅｍｏｄｅｌｓａｒｅｂｕｉｌｔｗｉｔｈＣＯＭＳＯＬｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎｄｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｅｓｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐ

6、ｅｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄａｍａｇｅｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｂｙｅｘｔｒａｃｔｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｖｏｌｔａｇｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｎｄｖｏｌｔａｇｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｎｃｅｎｔｉｖｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒＣＦＲＰｌａｍｉｎａｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄａｍａｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｏｆｄｏｕｂｌｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓｈ

7、ａｓａｂｅｔｔｅｒｏｖｅｒａｌｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒ（ＣＦＲＰ）；ｉｍｐｅｄａｎｃｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｆｏｕｒｐｒｏｂｅｍｅｔｈｏｄ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