碳纤维增强复合材料冲击缺陷脉冲涡流无损检测仿真与试验研究.pdf

第28卷第5期
传感技术学报
2015年5月
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
May 2015
Simulation and Experiment of Impact Damages in Carbon Fiber
Reinforced Plastic Using Pulsed Eddy Current Testing
ZHOU Degiang 2*, WU Jialong 2, WANG Jun, OU Lihua SHENG Weifeng
(1. The Key Laboratory for Adwaneed Food Manufacturing Equipment Technology of iangsu Province, Wuxi Jiangsu 214122, China;
2.Schoo of Mechanical Engineering, Jiangnan University, Wuxi Jiangsu 214122, China
3. Wuxi G S Precision Tool CO, LID, Wuxi Jiangsu 214024, China)
Abstract: In order to evaluate impact damage of carbon fiber reinforced plastic(CFRP), the method of PEC base
on magnetic field of y component is proposed. The influence of conductivity differences on the eddy current magnetic
field is analyzed by finite simulation. The simulation results are demonstrated by experiments using the method of
wavelet packet energy analysis. Simulation and experimental results show that the method of PEC based on magnetic
field of y component can effectively identify defect caused by impact energy, and characterize the damages caused by
different impact energ
Key words: pulsed eddy current; the finite element analysis impact defects detection; carbon fiber reinforced com
ls
EEACC:5130:0550
doi:10.3969/ Jason,1004-1699.2015.05.011
碳纤维增强复合材料冲击缺陷脉冲涡流
无损检测仿真与试验研究
周德强'23,吴佳龙2,王俊…2,尤丽华2,盛卫锋2
(1.江苏省食品先进制造装备技术重点实验室,江苏无锡214122;2.江南大学机械工程学院,江苏无锡214122;
3.无锡国盛精密模具有限公司,江苏无锡214024)
摘要:为了对碳纤维增强复合材料(CFRP)冲击缺陷进行检测,提出基于磁通密度y分量的脉冲涡流检测法。通过有限元仿
真,分析电导率差异对涡流磁场的影响。通过实验研究,利用小波包能量法验证仿真结果的准确性。仿真与实验结果表明:基于
磁通密度y分量的脉冲涡流检测法可以有效识别冲击缺陷,并且能够区分不同冲击大小对碳纤维增强复合材料损伤的差异。
关键词:脉冲涡流;有限元分析;冲击缺陷检测;碳纤维増强复合材料
中图分类号:TG156
文献标识码:A
文章编号:1004-1699(2015)05-0671-06
近年来,碳纤维复合材料的使用引起了各个行维构件的日常维护和生命周期评估是很有必要的。
业的广泛关注,尤其是碳纤维增强复合材料,其具有
超声检测是一种使用最广泛的碳纤维复合材料检
重量轻、可与金属材料相媲美的机械性能等优点。验方法,具有检测内部缺陷的优势。然而,这种方法
但是,碳纤维增强复合材料在其垂直于纤维方向上也有许多缺点,例如检测需要声波耦合剂、缺乏对浅表
具有较差的机械性能,最突出的表现就是抵御外界面断裂缺陷的敏感性等。脉冲涡流检测法以其具有检
冲击的能力'2。碳纤维构件,例如飞机和风力涡测信号频谱宽、含缺陷信息丰富等诸多优点受到了
轮叶片,服役过程中大多不可避免的要承受不同能人们的广泛关注。国内葛邦、孙磊、周德强等人使用电
量大小的冲击,易产生疲劳失效刚。因此,对碳纤涡流法对CFRP电导率检测,发现CFRP的电导率是各
项目来源:国家自然科学基金项目(51107053);中国博士后基金项目(2012M520994
收稿日期:2014-12-02修改日期:2015-01-27