基于电磁涡流的碳纤维复合材料隐藏缺陷检测方法研究

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1、中图分类号：TG115,TP368论文编号：102870118-S111学科分类号：080402硕士学位论文基于电磁涡流的碳纤维复合材料隐藏缺陷检测方法研究研究生姓名邹雨峰学科、专业测试计量技术及仪器研究方向传感器及智能仪器技术指导教师裘进浩教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringDetectionofhiddendefectsinCarbonFib

2、erReinforcedPlasticsbasedonelectromagneticeddycurrentAThesisinMeasurementandTestingTechnology&InstrumentsbyZouYufengAdvisedbyProf.QiuJinhaoSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中

3、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要当前对碳纤维复合材料的涡流检测主要停留在纤维方向和表面裂纹检测，且研究的碳纤维复合材料层合板均较薄，多为1mm以内，这大大限制了涡流检测在实际碳纤维复合材料损伤检测中的应用。在实际无损

4、检测过程中，大量缺陷并不在结构表面，而是隐藏缺陷，为了提高涡流检测对碳纤维复合材料的适用性，本文通过仿真和实验的方式研究涡流检测对碳纤维复合材料隐藏缺陷的检测方法。本文完成的工作主要包括：第一，通过COMSOL软件进行碳纤维复合材料涡流场仿真，通过仿真研究如何提高涡流检测对隐藏缺陷的检测能力。首先通过涡流检测基准问题验证了仿真软件的准确性，然后建立了碳纤维复合材料隐藏缺陷模型，研究了碳纤维复合材料中的涡流分布、趋肤效应以及频率对趋肤效应的影响，研究了探头中心距对碳纤维复合材料隐藏缺陷检测的影响；第二，制作了碳纤维复合材料隐藏裂纹试件，研究了碳

5、纤维复合材料涡流检测的信号特征和频率对不同缺陷深度的隐藏裂纹的影响，并提出了两种多频涡流信息融合方法，大大提升了涡流C扫图像的信噪比，基于边缘检测算法对不同长度隐藏裂纹进行检测，为隐藏裂纹的定量检测打下基础；第三，制作了碳纤维复合材料分层试件，研究了不同深度分层缺陷涡流检测时频率的影响；通过增大探头的中心距，并应用多频信息融合方法提高了对分层缺陷的检测能力。关键词：碳纤维复合材料，无损检测，涡流检测，多频，隐藏缺陷基金资助：973计划项目（2015CB057501）中央高校基本科研业务费专项资金资助（NE2015101，NP2016201）六

6、大人才高峰C类（No.JXQC-002）江苏省333工程（BRA2015310）江苏省基金重点项目（No.BK20150061）江苏高校优势学科建设工程资助项目本文研究工作在机械结构力学及控制国家重点实验室完成。I基于电磁涡流的碳纤维复合材料隐藏缺陷检测方法研究ABSTRACTTheresearchoneddycurrenttesting(ECT)ofcarbonfiberreinforcedplastics(CFRP)islimitedinfiberorientationdetectionandsurfacecrackdetectionno

7、wadays,andtheCFRPplatestobestudiedaremostlythinnerthan1mm,whichgreatlylimitthepracticalapplicationofECTforCFRPmaterials.compositematerialindamagedetection.Intheactualnon-destructivetesting(NDT)process,alargenumberofdefectsarenotonthesurfaceofthestructure,buthiddeninthestruc

8、ture.InordertoimprovetheapplicabilityoftheECTforCFRPmaterials,thispaperstudiedthed