碳纖維復合材料T型接頭的脫粘損傷監測實驗

      將壓電傳感與主動Lamb波監測技術相結合，研究在靜拉伸加載狀態下碳纖維復合材料T型接頭(T700/BA9916)界面脫粘及擴展過程中的信號特征，并采用改進后的BP神經網絡系統對接頭損傷狀態進行識別。實驗結果表明：T型接頭脫粘首先發生在三角填充區，后向突緣擴展；接頭失效前，信號能量和最小二乘峰值因子隨時間呈線性遞減，能夠表征脫粘程度，利用自適應微粒群算法改進后的網絡訓練值與實驗觀測值之間的誤差為3. 8%-4. 7%。

       碳纖維復合材料具有高剛度、高強度、低密度等優點，在航空航天領域中的應用日益廣泛。復合材料膠接接頭作為一種典型整體結構單元，常見類型有T型、U型和帽型。由于復合材料膠接接頭內部存在新的結合界面，損傷形式更加復雜。在拉伸載荷作用下，結構內部可能出現纖維斷裂、分層以及界面脫粘等損傷形式，其中脫粘對結構性能影響最大，易引起結構失效。因此正確認識復合材料內部破壞機制，并有效地監測和預警這些損傷，對保證飛行器安全飛行具有十分重要的意義。

       本文作者旨在研究碳纖維復合材料T型接頭在拉脫載荷作用下脫粘擴展過程。采用主動Lamb波結構健康監測技術，壓電陶瓷傳感器激勵和傳感，通過黃氏變換( Hilbert Huang Translate，HHT)提取對損傷敏感的特征參數，并以此特征參數矩陣作為神經網絡系統輸入，結合自適應微粒群算法(Adaptive Particle Swarm Optimization. AP-SO)優化網絡權值，預測出T型接頭在拉伸載荷作用下初始損傷載荷，以及脫粘損傷的擴展過程。

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