中间层碳纤维方向的微波无损检测实验研究
碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的无损检测方法研究
（ ａ ｉ Ｆ ＰＩｓｔｔ，Ｈ ｒｉ １０ ３ ， ｈ ａ Ｈ ｒ ｎ Ｒ ｔｕ ｂ ｎ ｉ ｅ ａ ｎ ５０ ６ Ｃ ｉ ） ｂ ｎ
ＡＢ ＴＦ￣ Ｔ ｅｉｎ ｒｄ ｆｃｓｉ ａｂ ｎｆ ｅ ｏ ｏｉ ｏ ｅ ｃ ｍｂｓｎ ｗｉｈｐ ｒｓｗ ｒ ｎｒｄ ｃｄｉ ｉ ａ ｅ ．Ｔ ｅ ｅ Ｓ Ｌ ＣＴ ｈ ｎ ｅ ｅｅ ｔ ｎｃ ｒｏ ｂ ｒ ｍｐ ｓｔ ｈ ｎ ｙ ｏ ａ ｄ ｃ ａｔ ｅｅｉｔ ｕ ｅ ｎｔ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｓ ｉ ｃ ｅ ｏ ｈ
复 合 材 料 蜂 窝 夹 层 结 构 进 行 无 损 检 测 是 十 分 重 要
的。
２ 碳 纤 维 复合 材 料蜂 窝 夹层 结 构
易 出现 的缺 陷
碳纤 维复合 材料蜂 窝夹层结 构在胶 接制造过程
构。
碳纤 维复合 材料蜂 窝夹层结 构是一 种特殊 的复
中往往会 由于工 艺原 因产 生各种 缺陷 ， 见表 １ 详 。
形进行分析 ， 并判断波形 产生 的原因 ， 认为超声 脉冲反射法对碳纤 维复合材料蜂 窝夹层结构 内部 缺陷检测是一种
行之有效的方法 。 关键词 碳 纤维 复合材料 ； 复合材料蜂 窝夹层结构 ； 超声脉冲反射法 ； 陷； 缺 底波
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｎｄ ｓ ｒ ｔｖ ｓｉ ｇ ｆ ｒ Ｃａ ｂｏ ｂｅ ｔ ｄ ｎ Ｎｏ ｅ ｔ ｕｃ ｉ ｅ Ｔｅ ｔｎ ｏ ｒ ｎ Ｆｉ ｒ Ｃｏ ｐｏ ｉｅ Ｈｏ ｅ ｃ ｍ ｂ Ｓ ｎ ｗｉ ｈ Ｐａ ｔ ｍ ｓｔ ｎ ｙ ｏ ａ ｄ ｃ ｒ ｓ
３ 碳 纤 维 复合 材 料 蜂 窝夹 层 结构 的
ｄｅｅ ｔ ｌ ｉｅ ｔｙ ａｆ ｃ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅ ｔｅ ｎ ｒ ｉ ｇ ｐｅｆ ｒ ａ ｅ， Ｓ ｈ ｏ ｄ ｓｒ ｃｉｅ ｔｓｉ ｇ ｍ ｕ ｔｂｅ ｃ ｒｉｄ ｆｃｓ ｗｉ ｄ ｒｃ ｌ ｆｅ ｔｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌｐｒｐ ｒｉｓ ａ ｄ ｗｏ ｋ ｎ ｒｏｍ ｎｃ ｌ Ｏ ｔ ｅ ｎ ｎ ｅ ｔｕ ｔｖ ｅｔｎ ｓ ａ ｒｅ
无损检测技术在碳纤维复合材料检测中的应用研究
无损检测技术在碳纤维复合材料检测中的应用研究摘要：在科学技术快速进步的背景下，关于碳纤维复合材料方面的研究逐渐增多，材料生产成本明显下降，增加了碳纤维复合材料应用范围，同时也对其提出了全新的应用要求。
在碳纤维复合材料生产过程中，可能受到生产流程和人为因素影响，出现缺陷和损伤情况，因此需要采用严格的检测技术，了解碳纤维复合材料问题形成原因，制定针对性解决建议。
关键词：无损检测技术；碳纤维复合材料；技术应用引言近年来，我国的建筑行业得到了迅速的发展，对社会经济建设也起到了推动作用，然而，在建筑工程建设过程中，由于受到多种因素的影响以及建筑材料本身性能的限制，会造成工程质量存在较多问题。
在目前的建筑工程检测中，无损检测技术得到了广泛的应用，可以通过无损检测技术实现对工程施工质量以及性能的准确评估。
同时，在此过程中还能发现问题并且及时解决问题，确保工程项目能够安全稳定运行。
1无损检测技术概述无损检测技术主要是指，在对物体内部进行检查过程中，能够不损害、不影响被检测对象的使用性能，同时不会对被检测对象的内部组织产生影响。
无损检测技术在应用过程中，主要是对物质声、光、磁、电等特性的利用，在不损害、不影响被检测对象使用性能基础上，检测被检测对象是否存在缺陷情况、不均匀情况，通过对物体内部结构异常、缺陷的利用，促使声、光、电、磁等发生变化。
反映出缺陷大小信息、位置信息、性质信息等。
或者利用物理方式或者化学方式，借助设备器材、技术方式等，对试件内部、表面结构、状态、缺陷、性质、尺寸、形状以及数量等进行检查与测试的方式就被人们称之为无损检测技术。
无损检测具有非破坏性、全面性、全程性优势。
比如，非破坏性优势主要体现为，在检测过程中不会对被检测对象的使用性能产生影响；全面性优势主要体现为，在必要情况下能够实现对对象的100%检测，这也是破坏性检测无法实现的，破坏性检测通常会将其应用在原材料检测中。
因为无损检测技术不会对被检测对象使用性能造成影响，因此，不仅可以将其应用在原材料检测，还可以将其应用在中间工艺环节检测等全过程中。
碳纤维复合材料缺陷的超声检测及材料力学性能仿真研究
生高频脉冲激励信号ꎬ将信号传输到超声换能器ꎬ再由换
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能器的压电效应将脉冲激励信号转换成脉冲超声波ꎮ Nhomakorabea当
声波在换能器与工件之间的耦合介质内传输时ꎬ一部分声
波被工件表面反射ꎬ反射后由换能器接收ꎬ并转换成激励
信号传输到超声脉冲激励 / 接收单元ꎬ通过单元进行信号
合介质的界面发生强烈折射ꎬ并在界面处发生轴向聚焦ꎮ
透镜和样品之间的耦合介质主要用于传播超声波ꎮ 换能
器安装在 ｘ、ｙ、ｚ 三轴移动平台上ꎬ可在三维空间范围内运
4K
图 ３ 复合材料内部缺陷建模
模型中界面层通过插入 Ｃｏｈｅｓｉｖｅ 内聚力单元来连接
两材料ꎬ并模拟裂纹产生和损伤演化ꎮ 基于胶合力学理论
ＺＨＡＮＧ Ｑｕａｎｌｉ １ ꎬ ＺＥＮＧ Ｊｉａｈｅｎｇ１ ꎬ ＹＡＮＧ Ｚｈｅｎ１ ꎬ ＧＵＯ Ｎａｎ１ ꎬ ＣＨＥＮ Ｚｈｅｎｇｓｈｅｎｇ２ ꎬ ＳＵ Ｈｏｎｇｈｕａ１
(１. Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｍａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓꎬ
时ꎬ其材料的抗拉强度下降 １３. ２％ꎮ 王雪明等
[１５]
对碳纤
维复合材料整体成型过程中温度对材料缺陷的影响进行
动ꎮ 为了防止检测过程中近表面产生扫描盲区问题ꎬ内部
平台采用有机玻璃ꎮ 探头与平台之间采用去离子水作为
检测耦合剂ꎬ探头下沉至水中ꎬ距离工件表面约１ ｃｍꎮ采用
徕卡 ＤＭＣ ４５００ 光学显微镜、科视达 ＫＨ－ ７７００ 三维视屏
增强树脂基复合材料层压板进行分层缺陷检测ꎬ获得了复
碳纤维复合材料的无损检测方法探讨
碳纤维复合材料的无损检测方法探讨作者：肖亚楠来源：《科技风》2017年第09期摘要：无损检测是一种先进的、科技含量较高的检测技术，不会对被检测物质的外观和性能造成任何不利影响，最大限度的保证了被检测物质结构和功能的完整，且检测精度高，检测结果十分可靠，现已广泛的应用到各行各业之中。
本文将对无损检测技术加以简介，并论述无损检测技术在碳纤维复合材料中的应用优势以及几种较为常用的无损检测方法，以期实现无损检测技术的迅速推广，促使无损检测在碳纤维复合材料检测工作中能够真正的发挥实效。
关键词：碳纤维复合材料；无损检测；方法；应用碳纤维复合材料是由两种及以上物质组成的新型材料，其强度高，稳定性好，功能齐全，能够很好的满足军事领域和民用领域的应用需求。
随着人们生活水平的提高，对生活环境也提出了更高的要求，碳纤维复合材料具有其他材料无法比拟的巨大优势，因此其发展前景无疑将会非常的广阔。
为了进一步提高材料性能，使碳纤维复合材料的效用得到最大化的发挥，在碳纤维复合材料中应用无损检测技术是十分必要的。
一、无损检测技术简介传统的检测技术大多具有破坏性，在检测工作完成后被测物质的外观或性能或多或少的会受到一定的影响，因此大多数检测技术都只能针对物质的某个形态或用途进行检验，这为检测工作增加了难度，同时也限制了检测技术的发展。
无损检测技术指的是在不破坏被测物质结构和性能的情况下，利用物质的内部缺陷对其进行检验的方法，通常需要借助物理仪器和设备，以便精确观察物质在接触热、光、磁时发生的变化。
无损检测技术具有动态性、实时性、兼容性的特征，所得的检测结果非常准确，基本上能够满足大多数物质的检测需求。
一般来说，无损检测技术具有以下三个特点：首先是非破坏性，指的是在采用无损检测技术时不会破坏被测物质的内部结构和性能，最大限度的保证了物质的完整性；其次是全面性，无损检测技术的检测范围广泛，可以用于对物质的全面检测；最后是全程性，无论被检测物质是原料、半成品、成品，或者是加工前、加工中、加工后都可以进行检测。
航空碳纤维复材料无损检测技术
航空碳纤维复材料无损检测技术综述摘要：碳纤维复合材料作为主承力件在航空领域应用广泛，对其生产质量和运行状况进行无损监控就显得尤为重要。
因碳纤维复合材料的特殊性，其无损检测技术不同于常规金属材料的检测，本文详述了航空碳纤维复合材料的主要结构特征及其主要缺陷类型，根据结构特点及缺陷类型确定相应的无损检测方法，并介绍了一些无损检测新技术在航空碳纤维复材检测中的应用。
关键词：航空碳纤维复合材料；无损检测；超声检测；射线检测；1 引言碳纤维复合材料因其质量轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳、可塑性强等特性，被广泛应用于各行各业[1]，其在航空领域的应用比例也在逐年增加，根据统计，小型商务机和直升飞机的碳纤维复合材料用量已占55%左右，军用飞机占25%左右，大型客机占20%左右[2]。
随碳纤维复合材料的制作工艺的进步，其在飞机上的应用从最初的如舱门、口盖、前缘、整流罩等尺寸较小的非主承力部件逐步扩大到机翼、机身等受力大、尺寸大的主承力结构中[3]。
因此为保证飞机的质量安全，对飞机中碳纤维复合材料主承力件的生产质量、运行状况进行无损监控就显得尤为重要。
碳纤维复合材料因其选用不同的材料体系、结构设计及成型工艺，导致复合材料与以往常规金属材料结构件在无损检测方法存在较大差异[4]。
首先碳纤维复合材料导电性较差，这就决定了金属检测中常用的涡流检测法无法使用，其次复合材料为非磁性材料，则磁粉检测无法使用，因复合材料多为内部缺陷，所以也无法使用渗透检测技术。
五大常规无损检测方法只有超声检测与射线检测适用于复合材料检测。
但又因航空碳纤维复合材料制作件的特殊性，如其存在最薄0.8mm，最厚30mm层压板的检测，以及R角特殊结构，并且复合材料在拐角区的铺贴过程中可能留有空隙，最终在结构R角区固化形成架桥缺陷，而对于薄板，常规的超声波探伤仪和探头处于超声波检测盲区，难以对薄板中的分层、夹杂缺陷进行检测，以及机翼上蜂窝结构板的胶粘缺陷，常规脉冲反射超声法难以检测以及复合材料特有孔隙问题等[5]。
碳纤维复合材料孔隙率及其检测方法
碳纤维复合材料孔隙率及其检测方法李建国【摘要】摘要本文分析了碳纤维复合材料孔隙形成的原因，指出孔隙的定量指标孔隙率及其两种定义方法即面积孔隙率和体积孔隙率，分别阐述了孔隙对碳纤维复合材料剪切性能和弯曲性能的影响程度，同时介绍了密度测量法、吸水测量法、显微照相法三种破坏性检测法和射线检测法、超声衰减法、导波法、超声声阻抗法、极角背反射法五种无损检测法，简述两类孔隙率的检测方法的基本原理，并对两类方法进行了比较分析。
【期刊名称】纤维复合材料【年(卷),期】2012(029)004【总页数】4【关键词】关键词孔隙率;碳纤维复合材料;破坏性检测;无损检测;密度测量法;吸水测量法;显微照相法;射线检测法1 引言碳纤维复合材料是指把碳纤维作为增强相，与基体材料合理地进行复合而制得的一种材料。
其主要优点在于材料的轻质高强和轻质高模的特性，这种特性通常用比强度和比刚度来表示的。
比强度是强度与密度的比值，比刚度是弹性模量与密度的比值。
这两个比值越大可以说明材料特性越优良。
例如碳纤维环氧树脂复合材料在比强度、比刚度方面明显的优于传统的航空材料铝合金、钦合金，成为航空工业的新宠。
碳纤维复合材料的优良特性使其在航空、航天等领域得到了广泛的应用。
碳纤维复合材料尽管有许多优良的特性，然而保证材料质量，检测材料缺陷，是其得以正确、安全应用的前提。
碳纤维复合材料的缺陷种类有很多，孔隙是复合材料中最为常见、最为重要的缺陷之一。
2 孔隙形成原因其及孔隙率的定义2．1 孔隙形成原因完全无孔隙的复合材料是没有的。
在生产过程中，碳纤维复合材料中的孔隙有两种基本类型:第一是沿纤维方向形成的孔隙，呈圆形或被拉成与纤维平行的椭圆形;孔隙的直径与纤维的间距有关系，典型的范围为5～20um;第二是沿层间以及树脂富集区内凹坑处形成的形状较为规则的孔隙。
一般情况，产生孔隙有两个主要原因:第一，在生产过程中纤维未被树脂完全浸润透，造成空气滞留在材料内部，特别是对纤维排列密集和树脂粘度大的材料系统，更容易形成孔隙。
浅谈碳纤维复合材料的无损检测
声发射检测技术可以对声发射法来说，缺陷所处的位置和方向并不影响声发射的检测效果，即用声发射检测技术无法检测出缺陷的位置。
综上，红外热波检测技术可以对碳纤维复合材的裂纹、分层等内部缺陷进行无损检测，但是根据红外热波检测的原理可知，检测过程要经过加热、热传导、形成温度梯度，进而产生辐射等多个步骤，因此，在检测过程中需要一定的时间，不能进行快速的扫描检测。
1.2渗透和层析检测方法采用渗透和层析检测碳纤维复合材料缺陷，是利用各组分物理性质的不同，将多组分混合物进行分离及测定的方法。
1.4微波无损检测方法微波检测技术是以微波物理学、电子学和微波测量为基础的微波技术应用。以微波作为信息载体，对各种材料构件和自然现象进行检测和诊断，对物体性能和工艺参数等非电量进行非接触、非污染的快速测量和监控，是一门新兴的综合性技术科学。微波检测的原理是研究微波与物质之间的相互作用，通过微波的物理特性（如反射、散射、衍射、透射及多普勒效应等）及被检测材料的电磁特性（如介电常数和损耗的相对变化）来测量微波基本参数的变化，以实现对被测材料的性能、缺陷等非电量的检测。
李艳红等[1]用红外热波无损检测技术对碳纤维层压板的圆形缺陷进行了检测研究。试验结果显示，该技术能以直观易懂的图像形式展现出被检材料内部的缺陷情况。原始图像和一阶微分图像能较清楚地显现出轮廓及温度变化过程，还可以做缺陷尺寸标定及深度测量。但由于热图对材料非均匀性的敏感，也可能会对某些试件缺陷造成误判。通过利用红外热波检测方法对碳纤维层压板冲击损伤研究。结果表明，红外波检测方法可以清晰地表征碳纤维层压板的纤维走向，还可以确定冲击损伤在试件内部随深度的变化过程。李晓霞等[2]对低速冲压后的碳纤维复合材料进行了红外热波检测分析，研究了损伤面积和冲击能量之间的关系。结果表明，红外热波不仅对冲击损伤的大小具有检测能力，还可以对损伤材料内部冲击点处的扩展损伤模式进行有效的检测。霍雁等[3]利用脉冲红外热成像技术，对碳纤维复合材料试样内部的模拟脱粘缺陷深度进行测量研究。利用该方法测量脱粘缺陷深度的精度由单点法标定测量结果，实现了在被检测材料热属性参数未知的情况下能较准确地测量脱粘缺陷深度。金国锋等[4]为了实现对复合材料内部界面贴合性缺陷的快速检测和识别，采用超声红外热波方法进行检测研究。结果表明，超声热波方法适于复合材料裂纹、分层、冲击损伤等界面贴合型缺陷的快速检测和识别，而对脱粘等非界面贴合型缺陷检测无效果。
碳纤维实验数据
碳纤维实验数据1. 简介碳纤维是一种轻质高强度的纤维材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。
在工业领域，碳纤维被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
为了更好地了解碳纤维的性能，进行实验数据的收集和分析是非常重要的。
2. 实验方法在进行碳纤维实验之前，需要准备好实验样品和实验设备。
实验样品通常采用碳纤维复合材料板或碳纤维纱线。
实验设备包括拉伸试验机、电子天平、显微镜等。
实验的具体步骤如下： 1. 将碳纤维样品切割成适当的尺寸。
2. 使用电子天平测量样品的质量，并记录下来。
3. 将样品放入拉伸试验机中，施加适当的载荷。
4. 在拉伸过程中，记录下拉伸力和伸长量的变化。
5. 当样品断裂时，记录下断裂强度和断裂伸长率。
6. 可选地，使用显微镜观察断裂面的微观结构。
3. 实验数据分析根据实验所得数据，可以进行以下几个方面的分析：3.1 拉伸性能拉伸性能是评价碳纤维材料强度和延展性的重要指标。
通过实验数据中的拉伸力和伸长量，可以计算出材料的应力-应变曲线，并进一步得到材料的屈服强度、断裂强度、断裂伸长率等参数。
3.2 微观结构碳纤维的性能与其微观结构密切相关。
通过显微镜观察断裂面的微观结构，可以了解纤维的排列方式、纤维间的结合情况以及可能存在的缺陷。
这些信息对于改进碳纤维的制备工艺和优化性能具有重要意义。
3.3 热性能碳纤维在高温环境下的性能也是研究的重点之一。
通过实验数据中的热膨胀系数和热导率等参数，可以评估碳纤维在高温条件下的稳定性和传热性能。
3.4 动态力学性能除了静态力学性能外，碳纤维的动态力学性能也非常重要。
通过实验数据中的动态模量、损耗因子等参数，可以评估碳纤维在振动和冲击加载下的响应能力。
4. 实验结果与讨论根据实验数据的分析，可以得出一些结论并进行讨论。
例如，可以比较不同制备工艺下的碳纤维性能差异，分析影响碳纤维强度的因素，探讨碳纤维在特定应用中的潜力等。
5. 结论通过碳纤维实验数据的收集和分析，可以全面了解碳纤维的性能特点和适用范围。
碳纤维无损振膜-概述说明以及解释
碳纤维无损振膜-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述碳纤维无损振膜是目前应用于许多领域的一项新兴技术。
随着科学技术的不断发展，碳纤维作为一种轻质、高度强度的材料，逐渐成为各个领域中的热门选择。
无损检测技术的出现为碳纤维无损振膜的应用提供了坚实的技术支持。
本文将首先介绍碳纤维的特性，探讨其为什么成为一种理想的材料。
然后，我们将着重介绍无损检测技术在碳纤维无损振膜中的应用。
无损检测技术可以帮助我们检测材料中的缺陷，保证碳纤维无损振膜的质量和可靠性。
最后，我们将探讨碳纤维无损振膜在各个应用领域中的前景以及研究的局限性和未来的研究方向。
通过对碳纤维无损振膜的全面讨论，我们期望能够加深对这一新兴技术的认识，并为相关领域的科研工作提供有价值的参考。
在未来的发展中，碳纤维无损振膜将有望在各个领域发挥更为重要的作用，为社会的可持续发展做出更大的贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下几个方面：1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来探讨碳纤维无损振膜的相关内容。
首先，在引言部分，将概述本文的主题并明确文章的目的。
接着，在正文部分，将详细介绍碳纤维的特性、无损检测技术以及振膜的应用领域。
最后，在结论部分，将对全文进行总结，并展望碳纤维无损振膜的前景，同时也对本研究的局限性和未来的研究方向进行讨论。
通过以上结构，读者将能够系统地了解碳纤维无损振膜的背景、相关特性以及其在实际应用中的潜力。
同时，通过对研究的局限性和未来方向的探讨，也为后续研究者提供了有价值的参考和指导。
接下来，让我们先来阐述碳纤维的特性。
1.3 目的本文的目的是探讨碳纤维无损振膜的特性、无损检测技术以及其在振膜应用领域中的潜力和前景。
通过对碳纤维材料的特性进行分析和评估，探讨无损检测技术在碳纤维振膜中的应用情况，以及振膜在声学、电子等领域的实际运用和发展前景。
具体来说，本文旨在首先介绍碳纤维的特性，包括其高强度、轻质化、耐腐蚀性、刚性和导电性等方面的优点。
基于炭纤维复合材料的超声波探伤技术
基于炭纤维复合材料的超声波探伤技术超声波探伤技术是一种非破坏性检测技术，被广泛应用于材料、工业、医疗等领域。
其中，基于炭纤维复合材料的超声波探伤技术具有优异的性能，成为一个备受关注的领域。
一、炭纤维复合材料简介炭纤维复合材料是一种由碳纤维和高分子基体复合而成的材料。
碳纤维具有高强度、高刚度、低密度的特点，是一种优良的增强材料；高分子基体可以为材料提供良好的耐腐蚀性和耐热性能。
因此，炭纤维复合材料具有优异的力学性能和化学性能。
二、基于炭纤维复合材料的超声波探伤技术超声波探伤技术是一种利用超声波在材料内部传播的特性，检测材料内部缺陷的一种方法。
其中，基于炭纤维复合材料的超声波探伤技术具有以下优点：1.高灵敏度：炭纤维复合材料中存在的缺陷通常是微小的裂纹或空洞，但超声波探伤技术可以对这些缺陷进行高精度的检测。
2.高效率：由于炭纤维复合材料的良好传导性能，超声波探测可以在较短时间内完成，提高了检测效率和生产效率。
3.高安全性：相对于传统的破坏性检测方法，超声波探测是一种非破坏性检测方法，在检测过程中不会对材料造成伤害，也更安全可靠。
三、炭纤维复合材料超声波探伤技术的应用领域基于炭纤维复合材料的超声波探伤技术被广泛应用于各种领域，包括：1.航空航天领域：炭纤维复合材料是航空航天领域中广泛使用的材料，超声波探伤技术可以用于对飞行器、火箭等设备进行检测。
2.汽车制造领域：炭纤维复合材料在汽车制造领域有重要应用，超声波探测可以用于检测汽车部件中的缺陷，提高汽车生产的质量。
3.结构工程领域：炭纤维复合材料常用于桥梁、建筑等结构工程中，超声波探伤技术可以对这些结构进行检测，并提前预防可能出现的问题。
4.医疗领域：炭纤维复合材料在医疗领域中有广泛应用，超声波探测可以用于医疗器械和医疗设备中的质量检测，确保医疗设备的安全可靠。
四、未来发展趋势基于炭纤维复合材料的超声波探伤技术在未来将继续发展，主要趋势包括：1.高性能探测设备的开发：炭纤维复合材料的应用领域日益扩大，需要更高性能的超声波探测设备。
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０ 前 言
碳纤维复合材料与 传 统 的 材 料 相 比 ， 具 有 高 强 度－ 是钢铁的 ５ 倍 ， 出色 的 耐 热 性 －可 以 耐 受 ２ ０ ０ ０ ℃以上 的高温 ， 出色的抗热 冲 击 性 ， 低 热 膨 胀 系 数 －变 形 量 小 ， ／ 优秀的抗腐蚀与辐 比 重 小 －钢 的 １ 热容量小 －节 能 ， ５， 射性能等优点 。 但是在复合材料中碳纤 维 的 方 向 会 对 １］ 其力学性能 产 生 很 大 的 影 响 ， 鲍 永 杰 等［ 通过研究纤 维方向对钻孔 缺 陷 形 成 的 影 响 发 现 ， 受力方向为纤维 轴向方向时会 使 分 层 缺 陷 严 重 ， 并且所造成的撕裂缺
６］ 过程中发生不必要的损害 。 王 奕 首 等 ［ 对复合材料连
料的区别 ， 结果表 明 ， 在最高频率点４ 两种复 ０Ｈ ｚ时 ， 合材料的微 波 信 号 反 射 系 数 幅 值 差 达 到 ３ ７％ 的 灵 敏 度， 微波信号反射系数相位差达到 ２ ３％ 的灵敏度 。 本工作利用 Ｎ ５ ２ ２ ５ Ａ 网络分析仪对 ３ 层 复 合 材 料 中间层的纤维 方 向 进 行 了 检 测 研 究 ， 建立反射系数相 从而 位差与表示中间 层 纤 维 方 向 的 β 建 立 对 应 关 系 ， 。 利用反射系数相位差表征纤维方向的变化
１ １］ 研究了利用微波反射系数幅值和相位来 杨玉娥等 ［ ／ ／ ／ ／ 表征纤维方向为 ０ 和０ 的碳纤维复合材 ° ０ ° ０ ° ° ９ ０ ° ０ °
结果发现织物的结构形式对复合材料总的 力 学 性 能 有 ５］ 很大的影响 。 卓越等 ［ 研究了碳 纤 维 复 合 材 料 开 孔 层 板在压缩加载过程中的损伤进程和特 点 ， 结 果 表 明， 铺 层的方向对开孔层板的损伤过程有明显的影响 。 因此为了保证碳纤维复合材料在 使 用 过 程 中 的 力 学性能 ， 需要对其碳纤维的方向进行检 测 ， 以免在使用
４］ 的应力比较 集 中 。 李 丽 英 等 ［ 通 过 宏 观 拉 压 试 验， 研 究了不同结构 形 式 织 物 对 复 合 材 料 力 学 性 能 的 影 响 ，
检测研究 ， 结果表明 ， 复合材料中的纤维 方 向 会 对 微 波 信号产生 影 响 ， 即 可 以 利 用 微 波 信 号 对 其 进 行 检 测。
再现冲击损伤在复合材料铺层方向的分布 及 其 损 伤 区 ９］ 域（ 面积 ） 等定量信息 。 周正干等 ［ 对复合材料层压板 钻孔分层进行了激光超声检测 ， 结果表 明 ， 采用脉冲ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 射法和透射法 进 行 检 测 时 ， 可以获得钻孔分层缺陷的
［０］ 尺寸和位置特征 。Ｌ 基于太赫兹成像 形貌 、 ｏ ａ ｔ ｏ等 １ ｐ 技术 ， 对玻璃纤 维 复 合 材 料 和 碳 纤 维 复 合 材 料 进 行 了
＊
摘 要： 利用微波网络分析仪对 ３ 层复合材料中间 层 在研究多层媒介中的微波信号传播与反射机理的基础上 ， 的纤维方向进行了检测研 究 。 首 先 ， 根据 Ｎ 然 ５ ２ ２ ５ Ａ 网 络 分 析 仪 记 录 的 反 射 系 数 相 位 计 算 出 反 射 系 数 相 位 差； 后， 建立反射系数相位差与表示中间层纤维方向的β 建 立 对 应 关 系 ； 最 后， 利用反射系数相位差表征纤维方向的 会 对 检 测 结 果 有 一 定 的 影 响， 反射系数相位 变化 。 实验结果表明 ， 矩形波导相对于复合材料纤维方向 的 角 度 （ α） 差随工作频率的变化规律不同 ， 并且对中间层的纤维方向的变化敏感范围也不同 ， 波导口长边平行于第一 层 的纤 维时 ， 即α 为 ０ 时， 对β 为 １ 较敏感 ， 波导口长边垂直于第一层的纤维时 ， 即α 为 ９ 时， 对β 为 ４ 较敏 ° ５～４ ５ ° ０ ° ５～７ ５ ° ， 感； 复合材料末端加一反射板可以增强检测效果 ， 检测工作频率为 ３ 中间层纤维方向变化 ３ 时， 有 反射板 ３ＧＨ ｚ ０ ° 。 ， 的反射系数相位差变化 １ ° ０ ° 而没有反射板的变化 ５ 关键词 ： 复合材料 ， 碳纤维 ， 反射相位 微波无损检测 ， 中图法分类号 ： 文献标识码 ： ９ ３ １ Ａ ＴＭ ： ／ ｉ ． ｓ ｓ ｎ． １ ０ ０ １－９ ７ ３ １． ２ ０ １ ７． ０ ５． ０ １ １ ＤＯ Ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ｊ
２］ 陷会迅速增大 。杨岩 ［ 等为了有效的减少预浸料中碳 、 纤维的弯曲现 象 改 善 纤 维 织 物 组 织 结 构 松 弛 和 布 面
接结构的健康 监 测 技 术 和 方 法 进 展 进 行 了 综 述 ， 主要 包括波传播法 、 阻抗法 、 智能涂层 、 真 空 比 较、 光纤传感
７］ 基于应变 不 变 量 的 失 效 理 论 对 等监测方法 。 卢少娟 ［
不平整的现象 ， 在预浸料前对碳纤维进行了必要的整 结果 表 明 改 进 的 复 合 材 料 其 力 学 性 能 得 到 理和改进 ， 了提高 。 李娜等
［ ３］
研究了碳纤维 的 铺 层 方 向 对 其 力 学
性能的影响 ， 结果发现碳纤维的铺层方向和方式对复 合材料中的应力 分 布 有 很 大 的 影 响 ， 在０ 方向铺层上 °
碳纤维增强树脂基复合材料层合板开孔结 构 的 压 缩 损 伤进行了模拟 研 究 ， 实现了对连续纤维增强复合材料 结构件逐步失 效 机 理 演 变 过 程 和 强 度 的 精 确 分 析 ； 实 。 现了对层合板结构件逐步损伤过程的 动 态 跟 踪 刘 松
８］ 平等 ［ 利用超声成像技术对复合材 料 冲 击 损 伤 进 行 了 检测 ， 结果表明采用超声 Ｔ 扫描成像技术 ， 可以直观地
杨玉娥 等 ： 中间层碳纤维方向的微波无损检测实验研究
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（ ） 文章编号 ： １ ０ ０ １ ９ ７ ３ １ ２ ０ １ ７ ０ ５ ０ ５ ０ ６ １ ０ ４ － － －
中间层碳纤维方向的微波无损检测实验研究
杨玉娥 ， 安延涛 ， 赵 东
） （ 济南大学 机械工程学院 ， 济南 ２ ５ ０ ０ ２ ２