复合材料敲击检测仪设计方案

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1、复合材料敲击检测仪设计方案1.1本设计的背景复合材料(Compositematerials)是以一种特殊材料作为基体(Matrix)，另一种特殊材料作为增强体(Reinforcement)，两者相互组合而行成的另一种特殊材料。我们将复合材料的基体材料通常分为金属和非金属两大类别。金属基体材料经常用到的是钛、铝、铜、镁及其合金等。非金属基体材料通常包括石墨、橡胶、碳、合成树脂等。增强材料目前常用的有碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。对于复合材料，它使用历史可以追溯到古代文明时期。例如，从古沿用至今的麦穗皮或稻草作为增强体的粘土的牢固性和已使用了将近上百年的钢筋混凝土

2、全部是由两种不同材料复合形成的。二十世纪四十年代，由于航空工业快速发展的的需要，人们研发了以玻璃纤维为增强体的塑料（俗称玻璃钢），人们将其称为复合材料。自上世纪五十年代以后，复合材料陆续发展出了硼纤维、碳化硅纤维、碳纤维和石墨纤维等高模量、芳纶纤维和高强度的纤维。这些高模量、高强度的纤维可以与陶瓷、合成树脂、石墨、橡胶、碳等非金属基体或镁、铝、铜、钛等金属基体组合，形成具有不同特色或特性的复合材料。一种事物的发明创造就要涉及到该事物的检测方法。而对于复合材料的检测就显得尤为重要。只有没有任何缺陷的复合材料才能更大程度的展现其优点。本论文所讲的就是一种复合材料缺陷检测的方法—敲击法，检测复合材料

3、是否符合使用要求及其缺陷形式。下面就复合材料的一些特点进行介绍。1.2复合材料特性及应用复合材料的主要特点如下：（1）比刚度高材料的刚度除以其密度得到的值称之为比刚度。该值表示所测材料的承载重物的能力大小。若材料的比刚度高，那么该材料的质量轻巧，承载能力大。而这种结构设计的材料，非常适合用做航天器件的结构材料。如今，有很多飞行器材都采用该结构的材料，例如飞机、卫星、宇宙飞船及导弹等。（2）强度高59强度指的是复合材料的一种物理特性，其的含义跟上述的比刚度类似。在此就不做详细介绍了。（3）力学性能优越我们知道复合材料是由几种不同的材料复合而成的，由于不同材料的可以有多种不同的组合，所以就会在复合

4、材料中形成不同的层次，每个层次所含的物质不尽相同，而且同一种材料也会形成不同的层次。因此，在生产制造复合材料的过程中，我们可以选择不同的原料，同时采用不同的层次去铺合成复合材料。这样所形成的的复合材料由于材料和内部结构的不同会具有不同的特性。比如，跟物体的圆周运动相识，运动方向和受力方向垂直，在某种特定结构的复合材料中，一个方向运动或受力，而垂直该方向的利益方向也会受力。这是一种复合材料独具的性能。（4）抗疲劳性能优良我们常用的普通金属的疲劳强度大约是百分之四十到百分之五十，而某些复合材料的疲劳强度可以高达百分之七十到百分之八十之间。有趣的是，复合材料的损坏形式犹如水的波纹一样是由一点逐渐向四

5、周扩散的形式。损坏以复合材料的基体为起点，慢慢地延伸到基体和增强体的临界面，而不是像炸弹爆炸那样，一下子突变到周围，这样会延缓复合材料损坏的速度，因此，人们有足够的时间去检验复合材料是否完好。即人们才使用复合材料的同时，应用一定的传感器技术对复合材料进行实时检测，一旦发现有一丝的缺陷，我们有足够的时间去将其修复或是更换。该特性即保证了以复合材料为主体的物件的使用寿命大大增加，又确保了使用人员的人身安全。（5）耐高温性能较强在高温的环境下，用碳纤维或硼纤维作为增强的金属复合材料，该种复合材料的刚度和强度都事要比原金属的刚度和强度高出很多的。通常情况下，普通的铝合金在温度达到400℃时，它的各种性

6、能都会随之大幅度下降。而在相同的温度下，复合材料的各项性能却是可以基本保持不变的。在生活中，很多地方所需要的材料都要求其热导率必须很低，来提升物体的瞬时耐高温性能，而在金属中，铬和锰是导热最差的两种金属，但由于这两种金属的稀少和生产成本较高，因此难以广泛应用。随着复合材料的出现，这一难题得以解决，大部分复合材料都有很小的热导率，而且成本很低，是一种十分安全环保的选择。（6）使用安全59前面我们知道复合材料是由基体和增强体组合而成的。以钢筋混凝土为例，使用钢筋扎制而成的钢筋笼，就相当于增强体在复合材料内部的作用，起到一个骨架的作用，不同的是，在纤维做为增强体的复合材料内纤维以数以万计的丝状存在的

7、，也就是说以纤维骨架的复合材料内部结构显得更加致密。在钢筋混凝土使用过程中，承载重力虽然在一个点上，但是在其内部，钢筋骨架会把这份重力平均分配给其他位置的骨架，这就可以达到承载更大的重力。而在纤维为增强体的复合材料内部，由于纤维的众多，纤维平均重力的能力更强，所以在使用时更加安全可靠。由于以上复合材料所表现出来的傲人的性能，所以在其不断发展的过程中，越来越受到大批的业内人士的青睐。复合材料的快速发