Three-dimensional ultrasonic wave simulation in laminated CFRP using elastic parameters determined from wavefield data
Three-dimensional ultrasonic wave simulation in laminated CFRP using elastic parameters determined from wavefield data
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使用波场数据确定的弹性参数对层压 CFRP 进行三维超声波模拟
DOI：
10.1016/j.compositesb.2019.107018
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Saitoh T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nakahata K.;Amano Y.;Ogi K.;Mizukami K.;Saitoh T.
提出了碳纤维增强塑料 (CFRP) 材料超声波测试 (UT) 的数值模型。由于多个单向层片以不同角度堆叠所造成的不均匀性，CFRP表现出独特的力学性能，并导致超声波的偏斜和散射。在本文中，我们提出了基于图像建模方法的大规模有限元（FE）模拟。我们使用相同尺寸的体素对 CFRP 的介观异质性进行数值离散建模。确定每个层板的各向异性弹性刚度对于有限元模拟至关重要。在这里，我们使用波场可视化数据通过反演方法估计了参数。这些参数被输入到层压 CFRP 中的 3D 波传播模拟中。模拟和实验结果表明超声波的波速和传播具有良好的一致性。研究发现，层板弹性刚度的细观建模和参数化对于 UT 模拟非常重要。
A numerical modeling of ultrasonic testing (UT) for a carbon fiber reinforced plastic (CFRP) material is presented. Due to the heterogeneity caused by the several unidirectional lamina stacked at different angle, the CFRP shows unique mechanical properties and leads to ultrasonic wave skewing and scattering. In this paper, we present a large-scale finite element (FE) simulation based on the image-based modeling approach. We model the mesoscopic heterogeneity of the CFRP in the numerical discretization by using the voxel of the same size. The determination of the anisotropic elastic stiffness of each lamina is essential to the FE simulation. Here, we estimated the parameters via an inversion method using wavefield visualization data. The parameters were fed into the 3D wave propagation simulations in the laminated CFRPs. The simulation and experimental results showed good agreement with respect to the wave velocity and the spread of the ultrasonic waves. It was found that the mesoscopic modeling and parameterization of the elastic stiffness of the lamina were important for the UT simulation.
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DOI：
10.1016/0045-7825(89)90052-2
发表时间：
1989
期刊：
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作者：
A. Wathen
通讯作者：
A. Wathen
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通讯作者：
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