Page 73 - 无损检测2022年第五期

黄华斌,等:
飞机复合材料拉伸过程损伤的声发射特性分析

征, 并通过分析各种不同损伤形式的声发射特征来 检查, 记录试件的初始损伤状况。分级加载试验过程
研究复合材料加筋共固化 T 型单元的破坏机理。 中, 当声发射传感器检测到异常信号时卸载, 并检查
试件, 记录检测结果。
1 复合材料 T 型单元试验

1.1 T 型试件
T 型试件由 T 型筋条与蒙皮组成, 共制作两件,
其结构如图 1 所示。 T 型筋条与蒙皮采用 J116B 胶
膜共固化黏接。 T 型试件材料为 T700 / QY8911 。具
体铺层如下所述。
( 1 ) T 型筋条: 由 3 层压板组成, 2 层外层夹 1
层内层。外层为子层 1 , 内层为子层 2 , 对称铺层; 子
图 2 T 型试件加载安装现场
层 1 的铺层为 -45 / 0 / 45 / 90 / -45 / 0 / 90 / 0 / 45 / 90 /
-45 / 0 / 45 [ 数值为碳纤维铺设角度, 单位为( ° ), 下
同], 子 层 2 的 铺 层 为 45 / 0 / -45 / 90 / 45 / 0 / 90 / 0 /
-45 / 90 / 45 / 0 / -45 。
( 2 ) 蒙皮: 子 层 3 铺 层 为 45 / 0 / -45 / 90 / 0 / 45 /
0 / -45 / 90 / 0 / 45 / 0 / -45 / 0 / 45 / -45 。

图 3 声发射传感器布置示意

2 声发射信号分析结果

2.1 试件 1
试件 1 的声发射检测信号如图 4~7 所示。分
析结果如下所述。

( 1 )第 1 级。此时声发射信号幅值在 70dB 以

下[ 见图4 ( a )], 定位事件数最大为5 [ 见图5 ( a )], 信

号持续时间为 1300 μ s [ 见图 6 ( a )], 图 7 ( a ) 所示的
图 1 T 型接头试件结构示意
撞击数变化也不明显, 信号应为结构变形引起。
1.2 疲劳试验 ( 2 )第2级。该级发射信号有较大的变化, 随即

试验在Instron1195型疲劳试验机上进行, 试件1 卸载, 此时声发射信号幅值超过70dB 的信号明显增
采用分级加载的方式, 当加载过程中发现声发射异常 多, 最高达98dB [ 见图 4 ( b )], 定位事件数显著增大

信号时应立即停止加载, 进行超声 C 扫描检测, 并记 到52 [ 见图5 ( b )], 图 7 ( b ) 所示的声发射撞击数曲线
录检测结果, 然后继续加载。试件2的加载方式为连 突变 明 显, 说 明 有 损 伤 产 生, 信 号 持 续 时 间 达
续加载( 从0 载荷开始直至试件破坏), 加载速率为 40000 μ s [ 见图6 ( b )], 表明此时试件内部出现了较

0.5mm · min 。 T 型试件加载安装现场如图2所示。 多的损伤形成了看似“ 连续” 的事件。图 5 ( b ) 的定位

-1
1.3 检测方法 事件数表明损伤起始的部位在筋条凸缘下方的蒙皮
声发射检测: 全程检测并记录试件在加载过程的 表面层( 45肀层) 与表面第2层( 0肀) 之间的夹层。用超
声发射信号参数( 包括撞击数、 事件数、 幅值、 持续时 声波对其进行 C扫描检测, 未检出损伤, 原因可能是损
间等), 分析声发射信号参数变化趋势, 揭示试件的损 伤为基体损伤且处于初期阶段, 超声波无法检出。
伤发生过程。声发射传感器布置如图 3 所示。声发 ( 3 )第 3 级。该级声发射信号继续增加, 大幅

射设备型号为 PCI-2 , 传感器中心频率为150Hz 。 值信号明显增多[ 见图 4 ( c )], 定位事件数继续增大
超声 C 扫描检测: 试验前对每一个试件进行详细 到 120 [ 见图 5 ( c )], 定位事件数的变化还表明损伤
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2022 年 第 44 卷 第 5 期
无损检测