复合材料检测技术PPT课件01

蔡 浩 鹏武 汉 理 工 大 学 高 分 子 复 合 材 料 系 p 教 学 内 容CMC用基 体 材 料 非 金 属 基 复 合 材料 CMC用增 强 材 料CMC的制 备 技 术 CMC的 界 面 和 增 韧机 理 其 它 非 金 属 基 复 合 材料 第7章 （1讲）第2章 （2讲）第3章 （1讲）第4章 （2讲）第5章 （2讲）第6章 （2讲） 第 1讲 绪 论 、 第 2讲 陶 瓷 基 复 合 材 料 的 研 究 进 展 及 特 点 、 第8讲 复 合 材 料 力 学 及 检 测 技 术 ， 共 15讲 ， 最 后 考 试 检 测 加 工 及 评 价典 型 陶 瓷 基 复 合 材 料的 制 备（2讲） 各 向 异 性典型国产树脂基复合材料单向板的力学性能HT3/5224（ 高 强碳 纤 维 /环 氧 ） HT3/QY8911（ 高 强碳 纤 维 /双 马 ）纵 向 拉 伸 模 量 E1（ GPa） 140 135 横 向 拉 伸 模 量 E2（ GPa） 8.6 8.8 面 内 剪 切 模 量 G12（ GPa） 5.0 4.5 主 泊 松 比 V12 0.35 0.33 纵 向 拉 伸 强 度 Xt（ MPa） 1400 1239 横 向 拉 伸 强 度 Yt（ MPa） 50 38.7 纵 向 压 缩 强 度 Xc（ MPa） 1100 1281 横 向 压 缩 强 度 Yc（ MPa） 180 189 面 内 剪 切 强 度 S（ MPa） 99 81.2 高 比 强 度 和 比 刚 度典型连续纤维增强复合材料力学性能 材 料 密 度（ g/cm3） 拉 伸 强 度（ MPa） 拉 伸 模 量（ GPa） 比 强 度（ MPa/g/cm3） 比 模 量（ GPa/g/cm3） S玻 璃 /环 氧 2.0 1790 55 895 27.5 高 强 碳 /环 氧 1.57 1520 138 968 87.9 高 模 碳 /环 氧 1.60 1210 221 756 138 Kevlar49/环 氧 1.38 1520 86 1101 62.3 高 强 碳 /双 马 1.61 1548 135 961 83.9 硼 纤 维 /Al 2.49 1343 217 539 87.1 SiC /SiC 2.1 300 100 142 47.6 高 强 铝 合 金 2.7 647 72 239 26.4 高 强 钢 7.83 1750 207 223 26.7 层 合 板 静 态 力 学 性 能 表 征 与测 试 纵向拉伸力学性能横向拉伸力学性能纵向压缩力学性能横向压缩力学性能纵横剪切力学性能短梁层间剪切强度弯曲性能 拉 伸 力 学 性 能 试 验GB/T 33541999 定向纤维增强塑料拉伸性能试验方法测试：纵向拉伸模量E1、主泊松比1 、纵向拉伸强度Xt ；横向拉伸模量E2、横向拉伸强度Yt 压 缩 力 学 性 能 试 验GB/T 38561983 单向纤维增强塑料平板压缩性能试验方法；HB 548591 碳纤维增强树脂基复合材料薄板压缩性能试验方法；GB/T 52581995 纤维增强塑料薄层板压缩性能试验方法。

测试：纵向压缩模量E1、主泊松比1 、纵向压缩强度Xc ；横向压缩模量E2、横向压缩强度Yc 压 缩 力 学 性 能 试 验 （ ASTM D 3 4 1 0 及GB/T3 8 5 6 8 3 标 准 ） 压 缩 力 学 性 能 试 验 （ HB 5 4 8 5 9 1 标 准 ） 压 缩 力 学 性 能 试 验 （ GB/T 5 2 5 8 1 9 9 5标 准 ） 压 缩 力 学 性 能 试 验 （ GB/T 5 2 5 8 1 9 9 5标 准 ） 面 内 剪 切 力 学 性 能 试 验 （ 纵 横 剪 切试 验 ）GB/T 33551982 纤维增强塑料纵横剪切试验方法测试：面内剪切模量G12、面内剪切强度S )(bh2 P2/G yxyx121212 短 梁 层 间 剪 切 强 度 试 验标准：GB/T 33571982 单向纤维增强塑料层间剪切强度试验方法 测试层间剪切强度i ib 弯 曲 性 能 试 验GB/T 3356-1999 单向纤维增强塑料弯曲性能试验方法测试：弯曲强度f和弯曲模量Ef 层 合 板 韧 性 性 能 试 验开孔拉伸强度试验 开孔压缩强度试验 冲击后压缩强度试验 I型层间断裂韧性试验 II型层间断裂韧性试验边缘分层层间断裂韧性试验 开 孔 拉 伸 和 压 缩 强 度 试 验 开 孔 拉 伸 和 压 缩 强 度 试 验 开孔拉伸强度试验 HB 674093 碳纤维复合材料层压板开孔拉伸试验方法 开 孔 拉 伸 和 压 缩 强 度 试 验开孔压缩强度试验 HB 674193 碳纤维复合材料层压板开孔压缩试验方法 冲 击 后 压 缩 强 度冲击损伤 冲 击 后 压 缩 强 度冲击后压缩强度降曲线（T300/5208） 冲 击 后 压 缩 强 度冲击装置 冲 击 后 压 缩 强 度冲击后压缩强度HB 673993 碳纤维复合材料层压板冲击后压缩试验方法 BSS 7260 先进复合材料压缩试验方法 层 间 断 裂 韧 性 试 验层压板结构的层间应力集中问题 层 间 裂 纹 问 题 （ 层 间 断 裂 力 学） 层间断裂韧性是表征复合材料层合板抵抗层间裂纹扩展的能力，一般有能量释放率G来表示。

I型 层 间 断 裂 韧 性 试 验 HB 740296 碳纤维复合材料层压板I型层间断裂韧性GIc试验方法 II型 层 间 断 裂 韧 性 试 验 HB 740396 碳纤维复合材料层压板II型层间断裂韧性GII c试验方法 复 合 材 料 的 无 损 检 测 技 术 缺 陷 与 损 伤 的 类 型q缺陷：（制造原因）v 气孔（孔隙率）（ 25）经验性 敲 击 检 测 标准敲击锤：4次/秒 敲 击 检 测电 子 敲 击 器 便 携 式 敲 击 检 测 仪 （ 冲 击 器 ， 传 感 器 ， 显 示 器 ）日本WP-632敲击胶接监测仪 超 声 检 测原理：q 频率：110Mhzq 工作方式：脉冲回波法穿透法 超 声 检 测显示方式A型：显示被检测件上特定点的振幅与反射时间（脉冲回波法）B型：显示被检测件截面视图发现缺陷C型：显示缺陷平面图特点：主要检测气孔疏松和分层 超 声 检 测 成 像 系 统 主 要 性 能 指标 超 声 检 测超声C扫描检测分层（172厂C扫描仪） 超 声 检 测超声波C扫描检测冲击损伤（西工大美国PAC公司C扫描仪） X射 线 照 相 法 （ X-ray photography）原理：利用材料密度不同吸收X射线不同，得到X射线照片上的灰度不同软X射线（铍窗口），低电压（1017kV），小焦点检测气孔，夹杂，纤维取向，胶接质量 X射线机被检件X光底片 X射 线 照 相 法蜂窝芯进水检测 X射 线 照 相 法蜂窝开裂检测 声 振 检 测 （ Acousto-Vibration）原理：由敲击法发展而来，利用换能器激发被检件，测量被检件的声阻抗，声速，谐振频率，振幅，相位的改变。

功能：检测胶接质量，脱胶，分层，是超声脉冲回波法检测的补充典型仪器：S9 Sondicator 声振检测美国Staveley NDT Technologies 公司 Sonic BondMaster 综合声振检测仪 声 发 射 检 测 （ Acoustic Emission）原理：利用复合材料在受载时局部出现损伤时发出的声波，通过记录和波形分析确定损伤起始与类型特点：可以采用多探头对损伤源定位 7 89565611010431-载荷传感器 2-位移传感器 3-试件4-声发射传感器 5-直流放大器 6-前置放大器 7-声发射监测系统 8-打印机 9-示波器10-载荷头 原理：应用：胶接结构与复合材料的缺陷和强度检测声 超 声 检 测 （ Acousto-Ultrasonic）可控制的重复频率（R表示重复频率） 累加器（C表示振荡计数）复位计数器（T表示时间）脉冲 发生器 放大和增益控制 计数器阈值 RTCSWF 超声发射器 声发射接收器 耦合剂 脉冲激励 应力波 检 测 方 法 的 选 择任何一种检测方法都不可能检测所有缺陷和损伤对复合材料层压板与蜂窝夹层结构一般都要通过2种或2种以上检测超声和X射线照相是复合材料层压板缺陷检测的主要方法，超声检测100使用声振法是胶接件，蜂窝夹层结构的首选检测方法 检 测 方 法 的 选 择不 同 缺 陷检测方法的选择缺 陷 类 型 检 测 方 法脱 粘 听 声 、 超 声分 层 听 声 、 超 声纤 维 取 向 软 X射 线夹 杂 软 X射 线 、 超 声蜂 窝 芯 压 塌 软 X射 线 、 超 声 穿 透 法富 胶 和 贫 胶 区 软 X射 线 、 超 声疏 松 和 裂 纹 （ 内 部 ） 软 X射 线 、 超 声 疏 松 和 裂 纹 （ 外 部 ） 渗 透 检 测 方 法 的 选 择不 同 类 型 结 构检测方法的选择结 构 形 状 检 测 方 法层 压 板 结 构 无 特 殊 要 求 穿 透 法 超 声 C 扫 描回 波 法 超 声 C 扫 描穿 透 接 触 法回 波 接 触 法成 形 结 构 （ 正 弦 式 或凹 面 形 状 ） 射 线 照 相脉 冲 回 波 数 字 测 厚蜂 窝 组 件 平 面 形 穿 透 法 超 声 C 扫 描射 线 照 相 胶 结 连 接 平 面 形平 面 形成 形 件 穿 透 法 超 声 C 扫 描射 线 照 相声 振 法 第 5章 CMC的 界 面 及 增 韧 机 理5.1 界 面 与 表 面5.2 强 韧 化 预 习 复 合 材 料 的 性 能 测 试 方 法 及 无 损 检 测 了 解 : 。