碳纖維復合材料對超聲衰減的頻域分析

      采用反射法對兩組不同碳纖維復合材料試塊進行了超聲檢測，并用快速傅立葉變換(FFT)方法分析了信號的頻域特征。結果表明：超聲衰減系數與頻率之間存在線性關系，而且其斜率隨孔隙率的增大而增大。孔隙對超聲波的衰減作用使超聲信號的峰值降低、頻寬變窄且使中心頻率降低。超聲信號矩心頻率的偏移與子L隙率之間、超聲衰減率與孔隙率之間均呈線性關系。頻域內的特征量與孔隙率之間的線性關系為建立正確的孔隙率頻域檢測模型提供了基礎。

      由于碳纖維復合材料(CFRP)具有高強度、高硬度和較小的密度，在航空航天領域以及紡織機械中的應用越來越廣泛，因此對碳纖維復合材料內缺陷的無損檢測也日趨重要。

      孔隙是碳纖維復合材料中最常見的缺陷之一。孔隙的出現嚴重影響了材料的力學性能，不但降低了材料的剪切強度、彎曲強度、抗拉強度和抗壓強度[2-5]，而且對材料的疲勞壽命也有顯著影響。碳纖維復合材料內孔隙的形態與金屬中孔隙的形態有較大不同。在金屬材料中孔隙多呈球形，而在復合材料內孔隙則多呈扁平狀，一般出現在層間。孔隙在層間沿纖維的方向有所發展而且孔隙的幾何尺寸也分布在較大的范圍內[7-9]。金屬材料內孔隙對超聲波的散射作用可用瑞利散射模型來描述，而碳纖維復合材料內的孔隙對超聲波的散射作用則復雜得多，難以用理論模型準確描述。

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