1 1.东南大学 机械工程学院, 南京 211189
2 2.高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室, 南京 211189
高速飞行器中的陶瓷基复合材料结构在服役过程中不可避免地会遇到低速冲击问题, 低速冲击后的损伤形式以及剩余承载能力是影响飞行器结构安全的关键问题。本研究以二维编织SiC/SiC复合材料板件为研究对象, 在不同能量下开展了低速冲击试验, 分析了低速冲击载荷下试验件的表面损伤状态, 通过计算机断层扫描技术观察了试验件内部的损伤形貌, 结合冲击过程中的冲击响应曲线以及应变历史曲线, 分析了SiC/SiC复合材料低速冲击过程的损伤机理。针对含勉强目视可见损伤的试验件开展了冲击后剩余强度试验, 研究了勉强目视可见损伤对SiC/SiC复合材料剩余承载性能的影响。结果表明, 在低速冲击载荷的作用下, 试验件的表面损伤主要包括无表面损伤、勉强目视可见损伤、半穿透损伤以及穿透损伤, 试验件的内部损伤主要有锥形体裂纹、纱线断裂以及分层损伤。低速冲击损伤会严重影响SiC/SiC复合材料的剩余性能, 虽然试验件损伤勉强目视可见，但其剩余压缩强度为无损件81%, 剩余拉伸强度仅为无损件的68%。
SiC/SiC 陶瓷基复合材料 低速冲击 损伤特性 剩余强度 SiC/SiC ceramic matrix composites low-velocity impact damage characteristics residual strength
山东大学控制科学与工程学院， 山东 济南 250061
利用光纤布拉格光栅(FBG)构建传感器网络，结合小波变换、频谱分析和支持向量机分类算法，对碳纤维复合材料板低速冲击区域定位进行了研究。根据划分区域进行冲击试验，探索冲击区域与信号特征之间的关系。在对低速冲击信号进行小波变换去除基线干扰的基础上，采用傅里叶变换提出提取冲击信号幅频特性作为信号特征进行低速冲击区域定位识别的方法，将提取的信号幅频特性作输入、冲击区域类别作输出构建支持向量多分类机实现低速冲击区域定位识别。实验结果表明：在500 mm×500 mm×2 mm的碳纤维复合材料板上对36个测试样本进行低速冲击区域定位识别，实现33个低速冲击区域准确定位，正确率达90%以上，低速冲击定位系统的区域识别精度为40 mm×40 mm，且每个区域定位时间小于1011 ms。研究结果为碳纤维复合材料板的低速冲击区域定位检测提供了一种科学可靠的方法。
光栅 低速冲击区域定位 支持向量多分类机 碳纤维复合材料 小波变换 信号特征提取
南京航空航天大学航空宇航学院, 江苏 南京 210016
复合材料层合板在外界激励下很容易产生层合板表面无法探测到的内部低速冲击损伤, 从而引起材料失效甚至破坏。首先通过对低速冲击后的层合板进行目视检测获得了层合板受冲击后的若干损伤特征, 然后利用数字散斑干涉测量技术(DSPI)对受到低速冲击的层合板在热载下进行内部低速冲击损伤检测。实验结果表明DSPI技术通过观察散斑干涉条纹的不规则分布即可准确、灵敏识别复合材料层合板表面难以观察到的内部低速冲击损伤, 并且通过图像处理技术及相移技术可以准确评估内部低速冲击损伤对复合材料层合板的结构变形带来的影响。
激光无损探伤 复合材料层合板 目视检测 数字散斑干涉术(DSPI) 低速冲击损伤 相移技术 laser nondestructive testing composite laminates visual inspection digital speckle pattern interferometry (DSPI) low-velocity impact damage phase-shifting technique
1 State Key Laboratory of Broadband Optical Fiber Transmission and Communication Networks, Chengdu 610054, China
2 China Academy of Engineer Physics, Chengdu 610003, China
Chinese Journal of Lasers B
1999, 8(4): 322
