复合材料检测技术ppt课件
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复合材料应用PPT课件
基体材料增强材料金属基复合材料聚合物基复合材料无机非金属基复合材料种类外形碳纤维复合材料玻璃纤维复合材料芳纶纤维复合材料连续纤维短纤维复合材料片状粒状材料增强复合材料金属基复合材料一方面具有一系列与金属性能相似的优点另一方面增强相的加入又赋予材料一些特殊性能这样不同金属与合金基体及不同增强体的优化组合就使金属基复合材料具有各种特殊性能和优异的综合性能
石墨烯/铜 复合材料
石墨烯/银 复合材料
石墨烯是目前发现的唯一存在的一种由碳原子致密堆积而成的二维蜂窝状晶格结构的环 保型碳质新材料,具有超大比表面积(2630 m 2/g),是目前已知强度最高的材料(达130 gpa)。
美国科学家研发了一 种全新的金属材料，能够 漂浮在水面上。在设计上， 这种镁合金基复合材料利 用中空碳化硅颗粒进行加 固，密度只有每立方厘米 0.92克，相比之下，水的 密度为每立方厘米1克。 无论是制造船只甲板、汽 车零部件、浮力模块还是 车辆装甲，这种新材料都 拥有广阔的应用前景
应力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下的耐高温材料。
陶瓷基复合材料（CMC）由于其本身耐温高、密度低的优势，在航空发动机上的应用 呈现出从低温向高温、从冷端向热端部件、从静子向转子的发展趋势。 CMC材料具有耐温 高、密度低、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等优异性能，有望取 代高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用，不仅有利于大幅减重，而且还可以节约 甚至无须冷气，从而提高总压比，实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度400～ 500℃，结构减重50%～70%，成为航空发动机升级换代的关键热结构用材。
树脂基复合材料在国外先进航空发动机冷端上的主要应用部位
树脂基复合材料在短舱的主要应用部位
树脂基复合材料由于其优异的比强度和比刚度，最初应用于航空航 天领域，目前正在快速商业化到其他行业,如汽车和体育用品行业。树 脂基复合材料通过成分设计和结构设计，实现特殊应用，这种功能定制 设计能实现许多其他功能，如电、热、光和/或磁性性能。MGI列出了 树脂基复合材料的9个重点发展方向。
石墨烯/铜 复合材料
石墨烯/银 复合材料
石墨烯是目前发现的唯一存在的一种由碳原子致密堆积而成的二维蜂窝状晶格结构的环 保型碳质新材料,具有超大比表面积(2630 m 2/g),是目前已知强度最高的材料(达130 gpa)。
美国科学家研发了一 种全新的金属材料，能够 漂浮在水面上。在设计上， 这种镁合金基复合材料利 用中空碳化硅颗粒进行加 固，密度只有每立方厘米 0.92克，相比之下，水的 密度为每立方厘米1克。 无论是制造船只甲板、汽 车零部件、浮力模块还是 车辆装甲，这种新材料都 拥有广阔的应用前景
应力工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ下的耐高温材料。
陶瓷基复合材料（CMC）由于其本身耐温高、密度低的优势，在航空发动机上的应用 呈现出从低温向高温、从冷端向热端部件、从静子向转子的发展趋势。 CMC材料具有耐温 高、密度低、类似金属的断裂行为、对裂纹不敏感、不发生灾难性损毁等优异性能，有望取 代高温合金满足热端部件在更高温度环境下的使用，不仅有利于大幅减重，而且还可以节约 甚至无须冷气，从而提高总压比，实现在高温合金耐温基础上进一步提升工作温度400～ 500℃，结构减重50%～70%，成为航空发动机升级换代的关键热结构用材。
树脂基复合材料在国外先进航空发动机冷端上的主要应用部位
树脂基复合材料在短舱的主要应用部位
树脂基复合材料由于其优异的比强度和比刚度，最初应用于航空航 天领域，目前正在快速商业化到其他行业,如汽车和体育用品行业。树 脂基复合材料通过成分设计和结构设计，实现特殊应用，这种功能定制 设计能实现许多其他功能，如电、热、光和/或磁性性能。MGI列出了 树脂基复合材料的9个重点发展方向。
《复合材料》PPT课件
界面作用
界面在复合材料中起到传递载荷、阻止裂纹扩展和调节内应力的作 用。
界面优化
通过改变界面形态、引入界面相容剂或采用表面处理技术等方法，可 改善界面性能，提高复合材料的综合性能。
03
复合材料的制备工艺
原材料选择与预处理
增强材料选择
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比强度、高比模量等 优点。
医疗器械
复合材料可用于制造医疗器械如手术器械、牙科 设备和医疗床等，具有轻质便携、X光透过性好 和耐消毒等优点。
能源领域
复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能板 支架和石油管道等，具有耐候性强、抗腐蚀和轻 质高强等优点。
06
复合材料的未来发展趋势
新型复合材料研究进展
碳纳米管增强复合材料
具有优异的力学、电学和热学性能，广泛应用于航空航天、汽车 、电子等领域。
航天器结构
复合材料用于制造卫星、火箭和导弹等航天器的结构件，如碳纤维/环 氧树脂复合材料在卫星结构中的应用。
03
发动机部件
复合材料可用于制造航空发动机的叶片、机匣和涡轮等部件，提高发动
机的推力和效率，如陶瓷基复合材料在发动机热端部件中的应用。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度 。
桥梁和道路
复合材料可用于制造桥梁结构、道路护栏和标志牌等，具有耐久性强、维护成本低等优点 。
其他领域应用
1如网球拍、高尔 夫球杆和自行车车架等，具有轻质高强和良好的 力学性能。
界面在复合材料中起到传递载荷、阻止裂纹扩展和调节内应力的作 用。
界面优化
通过改变界面形态、引入界面相容剂或采用表面处理技术等方法，可 改善界面性能，提高复合材料的综合性能。
03
复合材料的制备工艺
原材料选择与预处理
增强材料选择
如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，具有高比强度、高比模量等 优点。
医疗器械
复合材料可用于制造医疗器械如手术器械、牙科 设备和医疗床等，具有轻质便携、X光透过性好 和耐消毒等优点。
能源领域
复合材料可用于制造风力发电机叶片、太阳能板 支架和石油管道等，具有耐候性强、抗腐蚀和轻 质高强等优点。
06
复合材料的未来发展趋势
新型复合材料研究进展
碳纳米管增强复合材料
具有优异的力学、电学和热学性能，广泛应用于航空航天、汽车 、电子等领域。
航天器结构
复合材料用于制造卫星、火箭和导弹等航天器的结构件，如碳纤维/环 氧树脂复合材料在卫星结构中的应用。
03
发动机部件
复合材料可用于制造航空发动机的叶片、机匣和涡轮等部件，提高发动
机的推力和效率，如陶瓷基复合材料在发动机热端部件中的应用。
汽车工业应用
车身结构
复合材料用于制造汽车车身、车门、车顶等结构件，具有 减重、提高刚度和耐撞性等优点，如碳纤维复合材料在高 端跑车和电动汽车中的应用。
外墙材料
复合材料可用于制造建筑外墙板、保温材料和装饰材料等，提高建筑的保温性能和美观度 。
桥梁和道路
复合材料可用于制造桥梁结构、道路护栏和标志牌等，具有耐久性强、维护成本低等优点 。
其他领域应用
1如网球拍、高尔 夫球杆和自行车车架等，具有轻质高强和良好的 力学性能。
复合材料无损检测技术
7
五、超声波检测
原理：利用缺陷与基体间不同特征引起的波长吸收/反射差 异来判定被测物（20KHz）；
优势
1. 操作简单；
局限
1. 不同的缺陷需使用
不同的探头； 2. 对人员要求高；
2. 可定位缺陷位置；
8
五、超声波检测
9
五、超声波检测
适用于：分层，孔隙等缺陷；
大型蜂窝结构部件、大曲面结构部件
3
三、X射线检测
原理：利用缺陷与基体间的密度差异引起的X射线吸收率；
局限
1. 设备复杂成本高； 2. 需安全防护； 3. 无法现场检测；
4
三、X射线检测
适用于：检测材料中的孔隙（黑影），裂纹（黑纹）， 纤维屈曲（白纹），夹杂（白点）等 缺陷；
黑纹 白点
黑影
中小型复材部件
5
四、红外热成像检测
原理：利用缺陷与基体间不同热特征引起的温度差异来 判定被测物；
优势
1. 操作方便； 2. 设备简单； 3. 可现场检测；
局限
1. 要求工件传热性好； 2. 测试深度有限； 3. 灵敏度不高；
6
四、红外热成像检测
适用于：脱粘，分层等面积性缺陷；
复材薄板与金属胶接
复材无损检测技术
2018-4-27
目录
01-02 03-03 04-05 06-07 08-10
复材常见缺陷 复材常见检测技术 X射线检测
红外热成像检测
超声波检测
一、复材常见缺陷
分层
纤维弯曲
孔隙
基体开裂、脱粘
纤维断裂、突出
冲击、撞伤损伤
1
一、复材常见缺陷
1
分层： 存储时间过长；热膨胀系数不匹配；挥发物产生
五、超声波检测
原理：利用缺陷与基体间不同特征引起的波长吸收/反射差 异来判定被测物（20KHz）；
优势
1. 操作简单；
局限
1. 不同的缺陷需使用
不同的探头； 2. 对人员要求高；
2. 可定位缺陷位置；
8
五、超声波检测
9
五、超声波检测
适用于：分层，孔隙等缺陷；
大型蜂窝结构部件、大曲面结构部件
3
三、X射线检测
原理：利用缺陷与基体间的密度差异引起的X射线吸收率；
局限
1. 设备复杂成本高； 2. 需安全防护； 3. 无法现场检测；
4
三、X射线检测
适用于：检测材料中的孔隙（黑影），裂纹（黑纹）， 纤维屈曲（白纹），夹杂（白点）等 缺陷；
黑纹 白点
黑影
中小型复材部件
5
四、红外热成像检测
原理：利用缺陷与基体间不同热特征引起的温度差异来 判定被测物；
优势
1. 操作方便； 2. 设备简单； 3. 可现场检测；
局限
1. 要求工件传热性好； 2. 测试深度有限； 3. 灵敏度不高；
6
四、红外热成像检测
适用于：脱粘，分层等面积性缺陷；
复材薄板与金属胶接
复材无损检测技术
2018-4-27
目录
01-02 03-03 04-05 06-07 08-10
复材常见缺陷 复材常见检测技术 X射线检测
红外热成像检测
超声波检测
一、复材常见缺陷
分层
纤维弯曲
孔隙
基体开裂、脱粘
纤维断裂、突出
冲击、撞伤损伤
1
一、复材常见缺陷
1
分层： 存储时间过长；热膨胀系数不匹配；挥发物产生
《材料测试方法》课件
《材料测试方法》ppt课件
目 录
• 材料测试方法简介 • 材料力学性能测试 • 材料物理性能测试 • 材料化学性能测试 • 材料无损检测技术 • 材料现代测试技术
01
材的性能
通过测试，可以了解材料在 各种条件下的性能表现，如 力学性能、热性能、电性能 等。
质量控制
测试方法的分类
破坏性测试与非破坏性测试
根据是否对材料造成破坏，测试方法可分为破坏性测试和非破坏性测试。破坏性测试会改变材料的结构和性能，而非 破坏性测试不会对材料造成损伤。
宏观测试与微观测试
根据测试尺度，测试方法可分为宏观测试和微观测试。宏观测试主要关注材料的整体性能和行为，而微观测试则关注 材料的微观结构和性质。
红外线检测
总结词
利用红外线对材料进行辐射，通过测量材料对红外线的吸收和反射来分析材料的表面和内部结构。
详细描述
红外线检测利用不同物质对红外线的吸收和反射特性不同，通过测量材料对红外线的吸收和反射光谱 可以分析材料的表面和内部结构。该方法具有非接触、无损、快速等优点，适用于塑料、橡胶、涂料 等多种材料的检测。
测试是材料质量控制的重要 手段，通过测试可以判断材 料是否符合设计要求和使用 标准。
研发与改进
测试可以为新材料的研发提 供数据支持，帮助研发人员 了解材料的性能特点，优化 材料配方和工艺。
安全评估
对于涉及安全性的材料，如 建筑材料、医疗器械等，测 试是进行安全评估的必要步 骤。
测试的重要性
保障产品质量
化学稳定性测试
总结词
化学稳定性测试用于评估材料在化学介质中的稳定性 。
详细描述
通过在不同化学介质中检测材料性能的变化，评估材 料的化学稳定性，如耐酸碱度、耐溶剂性等。
目 录
• 材料测试方法简介 • 材料力学性能测试 • 材料物理性能测试 • 材料化学性能测试 • 材料无损检测技术 • 材料现代测试技术
01
材的性能
通过测试，可以了解材料在 各种条件下的性能表现，如 力学性能、热性能、电性能 等。
质量控制
测试方法的分类
破坏性测试与非破坏性测试
根据是否对材料造成破坏，测试方法可分为破坏性测试和非破坏性测试。破坏性测试会改变材料的结构和性能，而非 破坏性测试不会对材料造成损伤。
宏观测试与微观测试
根据测试尺度，测试方法可分为宏观测试和微观测试。宏观测试主要关注材料的整体性能和行为，而微观测试则关注 材料的微观结构和性质。
红外线检测
总结词
利用红外线对材料进行辐射，通过测量材料对红外线的吸收和反射来分析材料的表面和内部结构。
详细描述
红外线检测利用不同物质对红外线的吸收和反射特性不同，通过测量材料对红外线的吸收和反射光谱 可以分析材料的表面和内部结构。该方法具有非接触、无损、快速等优点，适用于塑料、橡胶、涂料 等多种材料的检测。
测试是材料质量控制的重要 手段，通过测试可以判断材 料是否符合设计要求和使用 标准。
研发与改进
测试可以为新材料的研发提 供数据支持，帮助研发人员 了解材料的性能特点，优化 材料配方和工艺。
安全评估
对于涉及安全性的材料，如 建筑材料、医疗器械等，测 试是进行安全评估的必要步 骤。
测试的重要性
保障产品质量
化学稳定性测试
总结词
化学稳定性测试用于评估材料在化学介质中的稳定性 。
详细描述
通过在不同化学介质中检测材料性能的变化，评估材 料的化学稳定性，如耐酸碱度、耐溶剂性等。
复合材料、板材和管材超声波探伤检测方法
7.2 铝及铝合金、钛及钛合金板材超声检测
7.2.1 铝及铝合金板材制造及常见缺陷 板材制造：铝锭→板坯→板材 ； 常见缺陷：气孔、夹杂、微细裂纹、厚板中可能有空腔。
7.2.2 铝及铝合金，钛及钛合金板材检测方法 1）检测方法：与钢板相同 2）探头与扫查方式 直探头、双晶直探头，频率2.5～5MHz； 扫查方式、扫查速度与钢板相同。 3）检测范围和灵敏度 检测范围：根据板厚与钢板相同； 检测灵敏度：基准灵敏度以完好部位B1＝80％满幅。
≤10＜25Ⅳ源自＜150＜100≤10
＜25
Ⅴ
超过Ⅳ级者
注：Ⅳ级钢板主要用于与承压设备有关的支承件和结构件的制造安装。
4.1.8.2 在坡口预定线两侧各50mm（板厚大于100mm时，以 板厚的一半为准）内，缺陷的指示长度大于或等于50mm时， 应评为Ⅴ级。
4.1.8.3 在检测过程中，检测人员如确认钢板中有白点、裂纹 等危害性缺陷存在时，应评为Ⅴ级。
7.1 板材超声波探伤
7.1.6 质量等级判定:按JB/T4730-2005标准4.1.7条规定评定。
等级
单个缺陷 指示长度
mm
单个缺陷 指示面积
cm2
在任一1m×1m检测面 积内存在的缺陷面 积百分比%
以下单个缺陷 指示面积不计
cm2
Ⅰ
＜80
＜25
≤3
＜9
Ⅱ
＜100
＜50
≤5
＜15
Ⅲ
＜120
＜100
40mm以上钢板检测频率为2.5MHz。 晶片直径：Ф14～Ф25mm。 单晶直探头：适用于板厚δ较大的钢板检测； 双晶直探头：适用于板厚δ较薄的钢板检测。
板厚，mm 采用探头 公称频率，MHz
无损检测ppt
PPT1 无损检测（Nondestructive Testing，NDT），是指对材料或工件实施一种不损害或不影响其未来使用性能或用途的检测手段。
是在不破坏前提下，检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。
通过使用NDT，能发现材料或工件内部和表面所存在的缺陷，能测量工件的几何特征和尺寸，能测定材料或工件的内部组成、结构、物理性能和状态等。
NDT 能应用于产品设计、材料选择、加工制造、成品检验、在役检查（维修保养）等多方面，在质量控制与降低成本之间能起最优化作用。
NDT 还有助于保证产品的安全运行和（或）有效使用PPT2 NDT 包含了许多种已可有效应用的方法，最常用的NDT 方法是：超声检测、射线照相检测、涡流检测、磁粉检测、渗透检测、声发射检测、红外检测、激光全息检测、微波检测、目视检测等。
由于各种NDT 方法，都各有其适用范围和局限性，因此新的NDT 方法一直在不断地被开发和应用。
通常，只要符合NDT 的基本定义，任何一种物理的、化学的或其他可能的技术手段，都可能被开发成一种NDT 方法。
●在我国，无损检测一词最早被称之为探伤或无损探伤，其不同的方法也同样被称之为探伤，如射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤等等。
这一称法或写法广为流传，并一直沿用至今，其使用率并不亚于无损检测一词。
●在国外，无损检测一词相对应的英文词，除了该词的前半部分——即non-destructive 的写法大多相同外，其后半部分的写法就各异了。
如日本习惯写作inspection，欧洲不少国家过去曾写作flaw detection、现在则统一使用testing，美国除了也使用testing 外，似乎更喜欢写作examination 和evaluation。
这些词与前半部分结合后，形成的缩略语则分别是NDI、NDT 和NDE，翻译成中文就出现了无损探伤、无损检查（非破坏检查）、无损检验、无损检测、无损评价等不同术语形式和写法。
复合材料缺陷及无损检测技术
常见的复合材料缺陷
夹芯结构以及蜂窝芯子
面板 胶接层 蜂窝芯子
常见的复合材料缺陷
纤维断裂、树脂富集和孔洞
常见的复合材料缺陷
面芯脱胶
常见的复合材料缺陷
芯间脱胶
常见的无损检测方法
1. 无损检测（NDT）：应用于制造过程、成品检验
和在役检测等各个阶段
2. 无损检测：在不破坏的前提下，检查工件宏观缺陷
复合材料缺陷、无损检测 及性能测试
常见的复合材料缺陷
1. 针对纤维增强层合板和夹芯板而言 2. 产生领域：生产、运输和使用过程 3. 类型：孔洞（voids, porosity)
脱胶 (debonds) 分层 (delaminatioБайду номын сангаасs) 撞击 (impact damage) 纤维断裂 (broken fibres) 树脂裂纹 (resin cracks)
状况的无损检测方法称为涡流检测
2. 原理:
常见的无损检测方法
涡流检测
常见的无损检测方法
涡流检测
常见的无损检测方法
非常规检测方法
声发射 光全息成像 红外热成像 微波检测 机械阻抗 泄漏检测 Acoustic Emission (AE) Optical Holography Infrared Thermography Microwave Testing Mechanical Impedance Leak Testing (LT)
激光全息成像
常见的无损检测方法
红外热成像：借助物体热辐射得到热气像的检测技术 特点：非接触
实时 高效 直观
常见的无损检测方法
红外热成像
常见的无损检测方法
红外热成像
铝蜂窝芯子
复合材料结构中的缺陷检测与评估
复合材料结构中的缺陷检测与评估第一章绪论复合材料是由两个或更多不同材料的组合物构成的新材料。
由于其高强度、高刚度和低密度等优点，复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
在复合材料的生产和应用过程中，缺陷问题是一个重要的技术难题。
如何及早检测和评估复合材料结构中的缺陷，对于确保其性能和安全具有重要的意义。
本章将介绍复合材料的基本概念和结构特点，以及复合材料结构中常见的缺陷类型和成因。
第二章复合材料结构中的缺陷类型复合材料结构中的缺陷可以根据其类型分为以下几类：1.孔隙：孔隙是指复合材料中没有填充材料的空洞或气泡。
这种缺陷通常由于材料填充不均匀、挤压不当等原因造成。
2.夹杂物：夹杂物是指复合材料中存在的杂质或异物。
这些杂质或异物会削弱复合材料的力学性能。
3.毛刺：毛刺是指复合材料表面存在的尖锐物质。
这些毛刺容易导致应力集中，从而导致复合材料的破坏。
4.裂纹和缺陷：裂纹和缺陷是指复合材料中存在的裂纹、裂口或缺损。
这种缺陷通常是由于材料受力过大或者材料本身缺陷造成的。
第三章复合材料结构中的缺陷评估方法为了及早发现和评估复合材料结构中的缺陷，需要采用一些有效的检测方法。
常用的检测方法包括：1.光学检测：光学检测能够用于检测复合材料表面的缺陷，如毛刺和裂纹等。
光学检测的主要优点是快速、非接触和高分辨率。
2.超声波检测：超声波检测能够用于检测更深层的缺陷，如孔隙和夹杂物等。
超声波检测的主要优点是高灵敏度和非破坏性。
3.X射线检测：X射线检测能够用于检测复合材料内部的缺陷，如裂纹和缺损等。
X射线检测的主要优点是高分辨率和无损伤。
4.热红外检测：热红外检测能够用于检测复合材料表面的缺陷，如毛刺和裂纹等。
热红外检测的主要优点是快速、非接触和高分辨率。
第四章复合材料结构中缺陷修复方法如果复合材料结构中存在缺陷，需要及时采取修复措施，以确保其性能和安全。
常用的修复方法包括：1.填充：通过填充材料来填补孔隙或夹杂物等缺陷。
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典型陶瓷基复合材 料的制备（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 2 讲复合材料力学及检测技术，共15讲，最后考试。
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 HT3/QY8911（高强
碳纤维/环氧）
碳纤维/双马）
纵向拉伸模量E1（GPa）
140
135
26.4 26.7
4
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
5
拉伸力学性能试验
GB/T 3354－1999 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ν1 、纵向拉伸强度Xt ；横向拉伸模量E2、
G12
1 2 12
/ 2
x y
P
2bh( x y )
12
i
b 短梁层间剪切强度试验
标准：GB/T 3357－1982 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τi
13
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
1.60
1210
221
756
138
Kevlar49/环氧 1.38
1520
86
高强碳/双马
1.61
1548
135
1101 961
62.3 83.9
硼纤维/Al
2.49
1343
217
539
SiC /SiC
2.1
300
100
142
高强铝合金
2.7
647
72
239
高强钢
7.83
1750
207
223
87.1 47.6
7
压缩力学性能试验（ASTM D 3410及GB/T3856—83标准 ）
8
压缩力学性能试验（HB 5485—91标准 ）
9
压缩力学性能试验（GB/T 5258—1995标准 ）
10
压缩力学性能试验（GB/T 5258—1995标准 ）
11
面内剪切力学性能试验（纵横剪切试验）
GB/T 3355—1982 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
损伤：（加工使用中） ❖ 分层 ❖ 冲击损伤 ❖ 纤维断裂
28
常用检测方法和原理
敲击 超声检测 X射线照相 声振检测 声发射检测 声－超声检测
29
敲击检测
原理：复合材料受敲击振动后，有缺陷、 无缺陷发出的声响不同，判断缺陷性质、 大小、位置 特点：
简单 分辨率低（1mm厚板，>Φ25） 经验性
➢ 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
34
超声检测成像系统主要性能指标
35
超声检测
超声C扫描检测分层（172厂C扫描仪）
36
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）
复合材料的力学性能与 检测技术
蔡浩鹏 武汉理工大学高分子复合材料系
1
教学内容
第2章 （2讲）
CMC用 基体材料
第6章 （2讲）
检测加工及评价
非金属基复合 材料
第3章 （1讲）
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4章 （2讲）
第5章 （2讲）
第7章 （1讲）
30
敲击检测
标准敲击锤：4次/秒 31
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
32
超声检测
原理： 频率：1－10Mhz 工作方式： 脉冲回波法 穿透法
33
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）
开孔压缩强度试验
HB 6741－93 碳纤维复合材料层压板开孔压缩试验方法
18
冲击后压缩强度
冲击损伤
19
冲击后压缩强度
冲击后压缩强度降曲线（T300/5208）
20
冲击后压缩强度
冲击装置
21
冲击后压缩强度
冲击后压缩强度
HB 6739－93 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
14
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
15
开孔拉伸和压缩强度试验
16
开孔拉伸和压缩强度试验
开孔拉伸强度试验
HB 6740－93 碳纤维复合材料层压板开孔拉伸试验方法
17
开孔拉伸和压缩强度试验
横向拉伸强度Yt
6
压缩力学性能试验
GB/T 3856－1983 单向纤维增强塑料平板 压缩性能试验方法； HB 5485－91 碳纤维增强树脂基复合材料薄板 压缩性能试验方法； GB/T 5258－1995 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ν1 、纵向压缩强度Xc ；横向压缩模 量E2、横向压缩强度Yc
22
层间断裂韧性试验
层压板结构的层间应力集中问题
23
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。
24
I型层间断裂韧性试验
HB 7402－96 碳纤维复合材料层压板I型层间断 裂韧性GIc试验方法
25
II型层间断裂韧性试验
HB 7403－96 碳纤维复合材料层压板II型层间断裂 韧性GII c试验方法
26
复合材料的无损检测技术
27
缺陷与损伤的类型
缺陷：（制造原因）
❖ 气孔（孔隙率） （<2%）孔隙率每增 加1％，剪切强度下 降5－10％
❖ 疏松 ❖ 分层 ❖ 脱粘（胶接件） ❖ 夹杂 ❖ 富酯与贫酯 ❖ 纤维弯曲或偏离
99
81.2
3
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
S玻璃/环氧 高强碳/环氧
密度 （g/cm3）
2.0 1.57
拉伸强度 （MPa）
1790 1520
拉伸模量 （GPa）
55 138
比强度 （MPa/g/cm3）
895 968
比模量 （GPa/g/cm3）
27.5 87.9
高模碳/环氧
横向拉伸模量E2（GPa）
8.6
8.8Leabharlann 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）
纵向压缩强度Xc（MPa） 横向压缩强度Yc（MPa）
50 1100 180
38.7 1281 189
面内剪切强度S（MPa）