Page 72 - 无损检测2022年第五期

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DOI : 10.11973 / ws j c202205009

飞机复合材料拉伸过程损伤的声发射特性分析

黄华斌, 彭智伟, 王竹林

( 中国飞机强度研究所, 西安 710065 )
摘 要:利用声发射技术开展对拉伸载荷下飞机复合材料 T 型结构件的损伤发生过程研究,

对复合材料试件拉伸载荷下损伤产生过程的机理进行了初步探讨。采用参数分析方法对拉伸试验
采集到的声发射信号进行分析, 得到该 T 型结构件拉伸过程中基体开裂、 分层、 纤维断裂至完全丧
失承载能力时的声发射信号特征及其对应的载荷。结果表明, 声发射技术能够准确预测复合材料
T 型结构件拉伸载荷下的损伤发生过程, 可为该类结构件的检测提供参考。

关键词:复合材料; 声发射; 参数分析; 损伤变化

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 05-0038-05

Anal y sis ofacousticemissioncharacteristicsoftensiledama g eofaircraftcom p osite

HUANGHuabin , PENGZhiwei , WANGZhulin

( AircraftStren g thResearchInstituteofChina , Xi'an710065 , China )

Abstract : Thedama g ep rocessofaircraftcom p ositeT-sha p edstructureundertensileloadisstudiedb y acoustic

emissiontechnolo gy , andthedama g e mechanism ofcom p osites p ecimensundertensileloadisdiscussed.The

acousticemissionsi g nalscollectedfromthetensiletestareanal y zedb yp arameteranal y sis method , andacoustic

emissionsi g nalcharacteristicsandcorres p ondin g loadsofmatrixcrackin g , delamination , fiberfracturetocom p lete

lossofbearin gca p acit y inthetensile p rocessoftheT-sha p edstructureareobtained.Theresultsshowthatacoustic

emissiontechnolo gy canaccuratel yp redictthedama g ep rocessofcom p ositeT-sha p edstructural p artsundertensile

load , andcanp rovidereferenceforthedetectionofthiskindofstructural p arts.

Ke ywords : com p osite ; acousticemission ; p arametricanal y sis ; dama g eevolution
复合材料结构具有高比强度和高比刚度的特点, 的增加应力集中加剧, 首先导致了几何不连续周围区
已广泛应用于现代飞行器结构中。复合材料结构的整 域材料产生细观损伤基体开裂, 继而形成宏观的层间
体化可大幅度减少紧固件和零件的数量, 达到降低重 分层; 随后, 分层将沿分层处的层间扩展或跳跃到相邻
量、 制造和维修成本、 显著提升承载能力以及提高结构 层的层间扩展, 直到结构单元丧失承载能力。

效率的目的。与机械连接方式相比, 筋条和蒙皮共固 在拉伸试验中研究筋条和蒙皮复合材料 T 型
化连接被认为是发挥复合材料效益潜力的最重要途径 共固化结构的损伤发生过程, 对了解复合材料 T 型
之一, 波音787复合材料机翼的梁和肋凸缘以及空客 共固化结构的寿命和剩余强度十分重要。现有的无

A350结构加筋都是采用共固化或胶接的连接形式。 损检测技术如射线, 超声波、 红外、 激光散斑等技术
但是, 复合材料筋条和蒙皮 T 型共固化连接使得结构 对复合材料 T 型共固化结构的检测灵敏度低, 难以
单元出现了局部的几何不连续, 在外载荷作用下, 这些 发现较小的损伤。近年来, 随着声发射检测的技术
几何不连续周围区域出现较大的应力集中, 随着载荷 研究取得了进展, 运用声发射参数分析技术可及时
对损伤产生的位置和产生的时间进行较为精确的判
收稿日期: 2021-12-15 断 [ 1-3 ] 。文章开展了飞机复合材料结构 T 型元件的
作者简介: 黄华斌( 1969- ), 男, 高级工程师, 主要从事飞机结构 拉伸试验, 利用声发射技术监测了复合材料 T 型元
的无损检测工作
件拉伸载荷下的损伤发生过程, 获得声发射信号特
通信作者: 黄华斌, j ianwan g 102@ y eah.net
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2022 年 第 44 卷 第 5 期

无损检测