本文關(guān)鍵詞：電磁渦流技術(shù)應(yīng)用于CFRP內(nèi)部缺陷檢測的方法研究

  更多相關(guān)文章： 碳纖維復(fù)合材料 電磁渦流無損檢測技術(shù) 有限元分析

【摘要】：碳纖維復(fù)合材料因其優(yōu)越的性能逐漸地在工業(yè)生產(chǎn)、公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、航天航空以及體育器械等產(chǎn)業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。但由于其生產(chǎn)過程中工藝復(fù)雜,編織成型過程中容易產(chǎn)生缺陷,導(dǎo)致應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料的成本過高,很難廣泛普及。而且很多使用碳纖維復(fù)合材料的設(shè)備一般都應(yīng)用在環(huán)境惡劣的地方,一旦碳纖維復(fù)合材料出現(xiàn)缺陷往往會造成嚴(yán)重的后果。因此對碳纖維復(fù)合材料進(jìn)行缺陷無損檢測顯得尤為重要。對于碳纖維復(fù)合材料缺陷的檢測方法目前有很多,例如紅外檢測、x射線檢測、超聲檢測等,這些技術(shù)都達(dá)到了一定的檢測效果。使用電磁渦流無損檢測技術(shù)檢測碳纖維復(fù)合材料的研究相對較少。本文基于電磁場理論和有限元分析仿真對碳纖維復(fù)合材料的電磁渦流檢測展開研究。首先通過COMSOL Multiphysics對碳纖維復(fù)合材料與激勵線圈的整個系統(tǒng)的三維模型進(jìn)行搭建,分析系統(tǒng)中對碳纖維復(fù)合材料的缺陷敏感的參數(shù)。依據(jù)參數(shù)變化的規(guī)律進(jìn)行缺陷檢測的仿真,通過z軸磁通密度極值的相軌跡法分析仿真數(shù)據(jù),提取碳纖維復(fù)合材料表面缺陷以及內(nèi)部缺陷的表證信息。利用AMR磁性傳感器以及三軸移動平臺,搭建實驗平臺,驗證仿真實驗所得到的結(jié)果,確定碳纖維復(fù)合材料內(nèi)部缺陷的檢測方法。對碳纖維復(fù)合材料電磁渦流檢測的有限元分析仿真可以指導(dǎo)碳纖維復(fù)合材料電磁渦流檢測的研究。仿真實驗得到的存在不同缺陷碳纖維復(fù)合材料的磁通密度分布圖,展示了系統(tǒng)中相關(guān)參數(shù)的影響因素,并據(jù)此得到穩(wěn)定有效的檢測系統(tǒng)參數(shù)。在此基礎(chǔ)上通過Z軸磁通密度極值的相軌跡法分析仿真實驗結(jié)果,得到了碳纖維復(fù)合材料三種缺陷的表征信息,驗證了此仿真實驗有效且具有參考價值。本文所搭建的實驗平臺中應(yīng)用了一種自主研發(fā)的激勵線圈探頭,經(jīng)過實驗證明該激勵線圈具有更高的敏感度,能夠提供更豐富的檢測信息。經(jīng)過大量的實驗,將實驗結(jié)果通過Z軸磁通密度極值的相軌跡法分析后得到的結(jié)果與仿真實驗結(jié)果吻合,驗證了電磁渦流檢測技術(shù)可以很好的檢測到碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的表面缺陷和內(nèi)部缺陷。
【關(guān)鍵詞】：碳纖維復(fù)合材料 電磁渦流無損檢測技術(shù) 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 學(xué)位論文的主要創(chuàng)新點3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 研究背景與意義8
• 1.2 電磁渦流無損檢測技術(shù)概述8-13
• 1.2.1 電磁渦流無損檢測技術(shù)的應(yīng)用9-12
• 1.2.2 脈沖電磁渦流技術(shù)12-13
• 1.2.3 電磁渦流的特殊探針發(fā)展13
• 1.3 碳纖維復(fù)合材料概述13-16
• 1.3.1 復(fù)合材料簡述13-14
• 1.3.2 碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用14-16
• 1.4 碳纖維復(fù)合材料的各向異性概述16-18
• 1.5 本文研究內(nèi)容18-20
• 第二章 電磁渦流無損檢測技術(shù)應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料的理論依據(jù)20-48
• 2.1 電磁渦流無損檢測技術(shù)理論依據(jù)20-23
• 2.1.1 麥克斯韋方程組20-21
• 2.1.2 電磁渦流技術(shù)的工作原理21-23
• 2.2 基于COMSOL Multiphysics(?)的電磁場有限元分析23-48
• 2.2.1 電磁場有限元分析概述23-24
• 2.2.2 基于COMSOL Multiphysics的有限元仿真概述24-39
• 2.2.3 基于Z軸磁通密度極值的相軌跡法仿真實驗分析39-48
• 第三章 硬件系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試48-64
• 3.1 AMR磁場信號檢測系統(tǒng)48-56
• 3.1.1 磁場檢測系統(tǒng)設(shè)計概述48-50
• 3.1.2 霍尼韋爾HMC1043工作方式50-52
• 3.1.3 基于AD620的差分放大電路設(shè)計52-54
• 3.1.4 激勵信號發(fā)生裝置與模擬電壓數(shù)據(jù)采集裝置54
• 3.1.5 空間定位三軸控制平臺54-56
• 3.2 實驗系統(tǒng)調(diào)試56-64
• 3.2.1 電磁渦流傳感器線圈的設(shè)計56-60
• 3.2.2 線圈探頭空間磁場傳感器AMR校正60-64
• 第四章 電磁渦流磁場相位信息采集與缺陷表征提取64-70
• 4.1 電磁渦流磁場相位信息采集實驗方法64-67
• 4.1.1 電磁渦流磁場相位信息采集實驗概述64-66
• 4.1.2 實驗結(jié)果66-67
• 4.2 內(nèi)部缺陷表征提取67-70
• 第五章 總結(jié)與展望70-72
• 5.1 總結(jié)70
• 5.2 展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 發(fā)表論文和參加科研情況76-78
• 致謝78

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：886149