基于稀疏传感器阵列的树脂基复合材料面积型缺陷全向散射/增量散射评价方法研究
批准号:
51705325
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
刘宏业
依托单位:
学科分类:
E0511.机械测试理论与技术
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
范彦平、李然、刘佳霖、贾亚威、龚建铭
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
先进树脂基复合材料作为一种关键基础材料,因其优良的力学和物理性能广泛应用于航空航天、土木工程和汽车工业等领域。生产制造过程中工艺参数变量的微小差异和加工、运输、服役过程中载荷、振动、湿热等环境因素的综合作用,使得先进树脂基复合材料中脱粘、分层、裂纹等面积型缺陷时有出现,直接影响整体结构的安全运行和使用寿命。本项目立足发展先进树脂基复合材料兰姆波传播的相关理论,研究面积型缺陷的散射/增量散射理论与测量方法,突破基于稀疏传感器阵列的全向散射评估技术,实现面积型损伤的量化表征和定位成像。研究重点为:1)粘弹性各向异性多相介质兰姆波频散方程的导出及求解;兰姆波本征模态的内在检测机理。2)脱粘缺陷三维散射解析理论模型的建立;增量散射的有限元数值模拟。3)散射波全向散射系数测量和实验表征;实验测量影响因素分析。4)多路径多模态散射信号处理和成像。最终形成具有自主知识产权的散射/增量散射评价成套技术。
英文摘要
The advanced polymer matrix composites as a class of key fundamental materials, due to their excellent mechanical and physical properties, have been widely used in aerospace, civil engineering and automotive industries. The small differences of process parameters in manufacturing procedure and the comprehensive effects of environmental factors such as loads, vibration, heat and moisture in the process of processing, transportation and service, have prompted the area damages such as debonding, delamination and cracks to occur frequently in advanced polymer matrix composites, which directly affects the operation safety and results in a reduction for the service life of the structures. This project focuses on developing the corresponding propagation theory of Lamb waves in the advanced polymer matrix composites, studying the theoretical and measured approaches of scattering or incremental scattering for the area damages, and exploring the breakthrough on the key technologies for the scattering evaluation based on the spare transducers array with an aim to implement a quantitative characterization and localization imaging. This project will mainly emphasize on the following aspects: 1) to derive and solve dispersion equations of Lamb waves in viscoelastic anisotropic multiphase medium, and to investigate the intrinsic detection mechanism of Lamb wave modes. 2) to establish three-dimensional model of analytical scattering theory for the debonding defect, and to simulate an incremental scattering in finite element method. 3) to measure and characterize the omnidirectional scattering patterns experimentally, and to analyse the influence factors of experimental measurement. 4) to make the scattering signal processing and imaging with multi modes in multi-path. As a result, a number of core technologies with the independent intellectual property rights are developed for the evaluation of scattering or incremental scattering.
先进树脂基复合材料作为一种关键基础材料,因其优良的力学和物理性能广泛应用于航空航天、土木工程和汽车工业等领域。生产制造过程中工艺参数的微小变化和加工、运输、服役过程中载荷、振动、湿热等环境因素的综合作用,使得先进树脂基复合材料中各类损伤时有出现,直接影响整体结构的安全运行和使用寿命。本项目立足于先进树脂基复合材料典型缺陷的检测与评估,发展一种基于稀疏传感器阵列的材料缺陷Lamb波散射系数测量和表征方法。通过构建黏弹性先进树脂基复合材料Lamb波传播的频散方程和典型缺陷散射理论分析模型,利用Lamb波信号处理和成像算法,实现先进树脂基复合材料的快速高效无损检测和结构健康监测。研究发现,利用勒让德正交多项式的正交特性,可以实现对黏弹性各向异性弯曲板中超声导波的建模分析和数值求解,该方法使得黏弹性复合材料中超声导波的解析建模更加简便。粘性常数主要影响超声导波的衰减特性而不影响频散特性。预应力效应主要通过耦合效应影响波结构位移分量的大小来实现对Lamb波传播能量的调控。对于Lamb波与孔边裂纹的相互作用而言,增量散射分布的幅值曲线具有很强的方向相关性,在结构健康监测传感器布置时应充分考虑这方面的影响。宽频Chirp激励和窄带响应滤波方法对基于Lamb波技术的无损检测和结构健康监测极具应用前景。该项目的研究最终形成了具有自主知识产权的Lamb波散射/增量散射评价成套技术。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2020
期刊:工程力学
影响因子:--
作者:刘宏业;刘申;吕炎;何存富;周丽红
通讯作者:周丽红
DOI:10.1016/j.wavemoti.2020.102591
发表时间:2020-09
期刊:Wave Motion
影响因子:2.4
作者:Hongye Liu;Shen Liu;Xin Chen;Y. Lyu;Zenghua Liu
通讯作者:Hongye Liu;Shen Liu;Xin Chen;Y. Lyu;Zenghua Liu
DOI:--
发表时间:2019
期刊:复合材料学报
影响因子:--
作者:李思宇;张宇;刘宏业;范彦平;吕炎;刘增华
通讯作者:刘增华
DOI:10.1016/j.ultras.2018.08.004
发表时间:2019-01-01
期刊:ULTRASONICS
影响因子:4.2
作者:Liu, Hongye;Chen, Xin;He, Cunfu
通讯作者:He, Cunfu
DOI:--
发表时间:2018
期刊:北京工业大学学报
影响因子:--
作者:刘宏业;金娇延;范彦平;马莎;刘增华;何存富
通讯作者:何存富
基于激光散斑的纤维增强复合材料声弹Lamb波检测机理及表征关键技术研究
- 批准号:52175513
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:刘宏业
- 依托单位:
国内基金
海外基金















{{item.name}}会员


