纤维增强复合材料磁法检测技术研究

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复合材料由两种或多种组分材料所组成,原材料本身存在强度低和抗疲劳性低等物理特性,在材料成型过程中呈现各向异性。纤维增强复合材料作为新型材料应用于结构复杂的零件中,其内部质量难以预见,容易产生结构异常如孔隙和分层等缺陷,这种结构上的异常通常在材料表面无痕迹,实际的内部纤维发生断裂,大大降低了其力学性能和承载能力,材料的疲劳损伤问题随之暴露,从而对复合材料的无损检测提出了新的要求。超声检测技术在针对纤维增强复合材料缺陷检测过程中存在检测盲区,而热成像检测方法存在操作复杂,检测图像不能保存等缺点,基于纤维增强复合材料的无损检测现状,本课题提出一种磁法检测技术方法。通过纤维增强复合材料的磁性分析可知,该材料的相对磁导率大于空气,属于弱顺磁性物质,证明磁法检测适用于纤维增强复合材料检测。针对预置人工缺陷和存在自然缺陷材料,实行高精度磁法检测仪的磁特征信号采集,根据磁感应信号强度差异,划分缺陷的判定准则。实验结果表明,若磁感应强度峰值变化大于30nT的区域,可判定为磁异常区域;对原始数据进行差分处理,若差分信号突变超出红色阈值线或大于10nT,则判断此处为缺陷的中心区域,以此进行缺陷定位;对原始数据进行相关性处理,若相关系数大于0.15,则判定为缺陷的边界,以此进行缺陷当量的测定。在验证磁法检测技术对纤维增强复合材料检测的可行后,使用磁法自动检测系统,根据阵列式传感器采集到的多通道磁感应强度信号,对纤维增强复合材料进行二维成像处理,达到对缺陷的定性、定位和定量,验证磁法自动检测系统对纤维增强复合材料缺陷检测的可行性。
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