復合材料檢測技術 專業(yè)課件

復合材料的力學性能與

檢測技術

1

教學內(nèi)容CMC用基體材料非金屬基復合材料CMC用增強材料CMC的制備技術CMC的界面和增韌機理其它非金屬基復合材料第7章（1講）第2章（2講）第3章（1講）第4章（2講）第5章（2講）第6章（2講）

第1講緒論、第2講陶瓷基復合材料的研究進展及特點、第8講復合材料力學及檢測技術，共15講，最后考試。檢測加工及評價典型陶瓷基復合材料的制備（2講）2各向異性典型國產(chǎn)樹脂基復合材料單向板的力學性能HT3/5224（高強碳纖維/環(huán)氧）HT3/QY8911（高強碳纖維/雙馬）縱向拉伸模量E1（GPa）

140135橫向拉伸模量E2（GPa）

8.68.8面內(nèi)剪切模量G12（GPa）5.04.5主泊松比V12

0.350.33縱向拉伸強度Xt（MPa）

14001239橫向拉伸強度Yt（MPa）

5038.7縱向壓縮強度Xc（MPa）

11001281橫向壓縮強度Yc（MPa）180189面內(nèi)剪切強度S（MPa）

9981.23高比強度和比剛度典型連續(xù)纖維增強復合材料力學性能

材料密度（g/cm3）拉伸強度（MPa）拉伸模量（GPa）比強度（MPa/g/cm3）比模量（GPa/g/cm3）S玻璃/環(huán)氧2.017905589527.5高強碳/環(huán)氧1.57152013896887.9高模碳/環(huán)氧1.601210221756138Kevlar49/環(huán)氧1.38152086110162.3高強碳/雙馬1.61154813596183.9硼纖維/Al2.49134321753987.1SiC/SiC

2.130010014247.6高強鋁合金2.76477223926.4高強鋼7.83175020722326.74層合板靜態(tài)力學性能表征與測試縱向拉伸力學性能橫向拉伸力學性能縱向壓縮力學性能橫向壓縮力學性能縱橫剪切力學性能短梁層間剪切強度彎曲性能5拉伸力學性能試驗GB/T3354－1999定向纖維增強塑料拉伸性能試驗方法測試：縱向拉伸模量E1、主泊松比ν1、縱向拉伸強度Xt

；橫向拉伸模量E2、橫向拉伸強度Yt

6壓縮力學性能試驗GB/T3856－1983單向纖維增強塑料平板壓縮性能試驗方法；HB5485－91碳纖維增強樹脂基復合材料薄板壓縮性能試驗方法；GB/T5258－1995纖維增強塑料薄層板壓縮性能試驗方法。測試：縱向壓縮模量E1、主泊松比ν1、縱向壓縮強度Xc

；橫向壓縮模量E2、橫向壓縮強度Yc

7壓縮力學性能試驗（ASTMD3410及GB/T3856—83標準）8壓縮力學性能試驗（HB5485—91標準）9壓縮力學性能試驗（GB/T5258—1995標準）109、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:30:00PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/3壓縮力學性能試驗（GB/T5258—1995標準）129、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:30:00PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/3面內(nèi)剪切力學性能試驗（縱橫剪切試驗）GB/T3355—1982纖維增強塑料縱橫剪切試驗方法測試：面內(nèi)剪切模量G12、面內(nèi)剪切強度S

14短梁層間剪切強度試驗標準：GB/T3357－1982單向纖維增強塑料層間剪切強度試驗方法測試層間剪切強度τi

15彎曲性能試驗GB/T3356-1999單向纖維增強塑料彎曲性能試驗方法測試：彎曲強度f和彎曲模量Ef

16層合板韌性性能試驗開孔拉伸強度試驗開孔壓縮強度試驗沖擊后壓縮強度試驗

I型層間斷裂韌性試驗

II型層間斷裂韌性試驗邊緣分層層間斷裂韌性試驗17開孔拉伸和壓縮強度試驗18開孔拉伸和壓縮強度試驗

開孔拉伸強度試驗

HB6740－93碳纖維復合材料層壓板開孔拉伸試驗方法19開孔拉伸和壓縮強度試驗開孔壓縮強度試驗

HB6741－93碳纖維復合材料層壓板開孔壓縮試驗方法20沖擊后壓縮強度沖擊損傷21沖擊后壓縮強度沖擊后壓縮強度降曲線（T300/5208）22沖擊后壓縮強度沖擊裝置23沖擊后壓縮強度沖擊后壓縮強度HB6739－93碳纖維復合材料層壓板沖擊后壓縮試驗方法

BSS7260先進復合材料壓縮試驗方法

24層間斷裂韌性試驗層壓板結構的層間應力集中問題25層間裂紋問題（層間斷裂力學）層間斷裂韌性是表征復合材料層合板抵抗層間裂紋擴展的能力，一般有能量釋放率G來表示。26I型層間斷裂韌性試驗HB7402－96碳纖維復合材料層壓板I型層間斷裂韌性GIc試驗方法27II型層間斷裂韌性試驗HB7403－96碳纖維復合材料層壓板II型層間斷裂韌性GIIc試驗方法28復合材料的無損檢測技術29缺陷與損傷的類型缺陷：（制造原因）氣孔（孔隙率）（<2%）孔隙率每增加1％，剪切強度下降5－10％疏松分層脫粘（膠接件）夾雜富酯與貧酯纖維彎曲或偏離損傷：（加工使用中）分層沖擊損傷纖維斷裂30常用檢測方法和原理

敲擊超聲檢測

X射線照相聲振檢測聲發(fā)射檢測聲－超聲檢測31敲擊檢測原理：復合材料受敲擊振動后，有缺陷、無缺陷發(fā)出的聲響不同，判斷缺陷性質、大小、位置特點：簡單分辨率低（1mm厚板，>Φ25）經(jīng)驗性32敲擊檢測標準敲擊錘：4次/秒33敲擊檢測電子敲擊器—

便攜式敲擊檢測儀（沖擊器，傳感器，顯示器）日本W(wǎng)P-632敲擊膠接監(jiān)測儀34超聲檢測原理：頻率：1－10Mhz

工作方式：脈沖回波法穿透法35超聲檢測顯示方式A型：顯示被檢測件上特定點的振幅與反射時間（脈沖回波法）B型：顯示被檢測件截面視圖發(fā)現(xiàn)缺陷C型：顯示缺陷平面圖特點：主要檢測氣孔疏松和分層36超聲檢測成像系統(tǒng)主要性能指標37超聲檢測超聲C掃描檢測分層（172廠C掃描儀）38超聲檢測超聲波C掃描檢測沖擊損傷（西工大美國PAC公司C掃描儀）39X射線照相法（X-rayphotography）原理：利用材料密度不同吸收X射線不同，得到X射線照片上的灰度不同軟X射線（鈹窗口），低電壓（10－17kV），小焦點檢測氣孔，夾雜，纖維取向，膠接質量40X射線照相法蜂窩芯進水檢測41X射線照相法蜂窩開裂檢測42聲振檢測（Acousto-Vibration）原理：由敲擊法發(fā)展而來，利用換能器激發(fā)被檢件，測量被檢件的聲阻抗，聲速，諧振頻率，振幅，相位的改變。功能：檢測膠接質量，脫膠，分層，是超聲脈沖回波法檢測的補充典型儀器：S－9Sondicator

聲振檢測美國StaveleyNDTTechnologies公司SonicBondMaster

綜合聲振檢測儀43聲發(fā)射檢測（AcousticEmission）原理： 利用復合材料在受載時局部出現(xiàn)損傷時發(fā)出 的聲波，通過記錄和波形分析確定損傷起始 與類型特點： 可以采用多探頭對 損傷源定位44原理：應用：膠接結構與復合材料的缺陷和強度檢測聲－超聲檢測（Acousto-Ultrasonic）45檢測方法的選擇任何一種檢測方法都不可能檢測所有缺陷和損傷對復合材料層壓板與蜂窩夾層結構一般都要通過2種或2種以上檢測超聲和X射線照相是復合材料層壓板缺陷檢測的主要方法，超聲檢測100％使用聲振法是膠接件，蜂窩夾層結構的首選檢測方法46檢測方法的選擇不同缺陷檢測方法的選擇缺陷類型檢測方法脫粘聽聲、超聲分層聽聲、超聲纖維取向軟X射線夾雜軟X射線、超聲蜂窩芯壓塌軟X射線、超聲穿透法富膠和貧膠區(qū)軟X射線、超聲疏松和裂紋（內(nèi)部）軟X射線、超聲疏松和裂紋（外部）滲透47檢測方法的選擇不同類型結構檢測方法的選擇結構形狀檢測方法層壓板結構無特殊要求穿透法超聲C－掃描回波法超聲C－掃描穿透接觸法回波接觸法成形結構（正弦式或凹面形狀）射線照相脈沖回波數(shù)字測厚蜂窩組件平面形穿透法超聲C－掃描射線照相膠結連接平面形平面形成形件穿透法超聲C－掃描射線照相聲振法48復合材料不同缺陷檢測方法的比較49

第5章CMC的界面及增韌機理

5.1界面與表面

5.2強韌化

預習復合材料的性能測試方法及無損檢測

了解:509、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:30:00PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。