復(fù)合材料檢測(cè)技術(shù)

復(fù)合材料的力學(xué)性能與

檢測(cè)技術(shù)蔡浩鵬武漢理工大學(xué)高分子復(fù)合材料系教學(xué)內(nèi)容CMC用基體材料非金屬基復(fù)合材料CMC用增強(qiáng)材料CMC的制備技術(shù)CMC的界面和增韌機(jī)理其它非金屬基復(fù)合材料第7章（1講）第2章（2講）第3章（1講）第4章（2講）第5章（2講）第6章（2講）

第1講緒論、第2講陶瓷基復(fù)合材料的研究進(jìn)展及特點(diǎn)、第8講復(fù)合材料力學(xué)及檢測(cè)技術(shù)，共15講，最后考試。檢測(cè)加工及評(píng)價(jià)典型陶瓷基復(fù)合材料的制備（2講）各向異性典型國(guó)產(chǎn)樹脂基復(fù)合材料單向板的力學(xué)性能HT3/5224（高強(qiáng)碳纖維/環(huán)氧）HT3/QY8911（高強(qiáng)碳纖維/雙馬）縱向拉伸模量E1（GPa）

140135橫向拉伸模量E2（GPa）

8.68.8面內(nèi)剪切模量G12（GPa）5.04.5主泊松比V12

0.350.33縱向拉伸強(qiáng)度Xt（MPa）

14001239橫向拉伸強(qiáng)度Yt（MPa）

5038.7縱向壓縮強(qiáng)度Xc（MPa）

11001281橫向壓縮強(qiáng)度Yc（MPa）180189面內(nèi)剪切強(qiáng)度S（MPa）

9981.2高比強(qiáng)度和比剛度典型連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能

材料密度（g/cm3）拉伸強(qiáng)度（MPa）拉伸模量（GPa）比強(qiáng)度（MPa/g/cm3）比模量（GPa/g/cm3）S玻璃/環(huán)氧2.017905589527.5高強(qiáng)碳/環(huán)氧1.57152013896887.9高模碳/環(huán)氧1.601210221756138Kevlar49/環(huán)氧1.38152086110162.3高強(qiáng)碳/雙馬1.61154813596183.9硼纖維/Al2.49134321753987.1SiC/SiC

2.130010014247.6高強(qiáng)鋁合金2.76477223926.4高強(qiáng)鋼7.83175020722326.7層合板靜態(tài)力學(xué)性能表征與測(cè)試縱向拉伸力學(xué)性能橫向拉伸力學(xué)性能縱向壓縮力學(xué)性能橫向壓縮力學(xué)性能縱橫剪切力學(xué)性能短梁層間剪切強(qiáng)度彎曲性能拉伸力學(xué)性能試驗(yàn)GB/T3354－1999定向纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法測(cè)試：縱向拉伸模量E1、主泊松比ν1、縱向拉伸強(qiáng)度Xt

；橫向拉伸模量E2、橫向拉伸強(qiáng)度Yt

壓縮力學(xué)性能試驗(yàn)GB/T3856－1983單向纖維增強(qiáng)塑料平板壓縮性能試驗(yàn)方法；HB5485－91碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料薄板壓縮性能試驗(yàn)方法；GB/T5258－1995纖維增強(qiáng)塑料薄層板壓縮性能試驗(yàn)方法。測(cè)試：縱向壓縮模量E1、主泊松比ν1、縱向壓縮強(qiáng)度Xc

；橫向壓縮模量E2、橫向壓縮強(qiáng)度Yc

壓縮力學(xué)性能試驗(yàn)（ASTMD3410及GB/T3856—83標(biāo)準(zhǔn)）壓縮力學(xué)性能試驗(yàn)（HB5485—91標(biāo)準(zhǔn)）壓縮力學(xué)性能試驗(yàn)（GB/T5258—1995標(biāo)準(zhǔn)）壓縮力學(xué)性能試驗(yàn)（GB/T5258—1995標(biāo)準(zhǔn)）面內(nèi)剪切力學(xué)性能試驗(yàn)（縱橫剪切試驗(yàn)）GB/T3355—1982纖維增強(qiáng)塑料縱橫剪切試驗(yàn)方法測(cè)試：面內(nèi)剪切模量G12、面內(nèi)剪切強(qiáng)度S

短梁層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T3357－1982單向纖維增強(qiáng)塑料層間剪切強(qiáng)度試驗(yàn)方法測(cè)試層間剪切強(qiáng)度τi

彎曲性能試驗(yàn)GB/T3356-1999單向纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法測(cè)試：彎曲強(qiáng)度f(wàn)和彎曲模量Ef

層合板韌性性能試驗(yàn)開孔拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)開孔壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)沖擊后壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)

I型層間斷裂韌性試驗(yàn)

II型層間斷裂韌性試驗(yàn)邊緣分層層間斷裂韌性試驗(yàn)開孔拉伸和壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)開孔拉伸和壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)開孔拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)

HB6740－93碳纖維復(fù)合材料層壓板開孔拉伸試驗(yàn)方法開孔拉伸和壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)開孔壓縮強(qiáng)度試驗(yàn)

HB6741－93碳纖維復(fù)合材料層壓板開孔壓縮試驗(yàn)方法沖擊后壓縮強(qiáng)度沖擊損傷沖擊后壓縮強(qiáng)度沖擊后壓縮強(qiáng)度降曲線（T300/5208）沖擊后壓縮強(qiáng)度沖擊裝置沖擊后壓縮強(qiáng)度沖擊后壓縮強(qiáng)度HB6739－93碳纖維復(fù)合材料層壓板沖擊后壓縮試驗(yàn)方法

BSS7260先進(jìn)復(fù)合材料壓縮試驗(yàn)方法

層間斷裂韌性試驗(yàn)層壓板結(jié)構(gòu)的層間應(yīng)力集中問(wèn)題層間裂紋問(wèn)題（層間斷裂力學(xué)）層間斷裂韌性是表征復(fù)合材料層合板抵抗層間裂紋擴(kuò)展的能力，一般有能量釋放率G來(lái)表示。I型層間斷裂韌性試驗(yàn)HB7402－96碳纖維復(fù)合材料層壓板I型層間斷裂韌性GIc試驗(yàn)方法II型層間斷裂韌性試驗(yàn)HB7403－96碳纖維復(fù)合材料層壓板II型層間斷裂韌性GIIc試驗(yàn)方法復(fù)合材料的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)缺陷與損傷的類型缺陷：（制造原因）氣孔（孔隙率）（<2%）孔隙率每增加1％，剪切強(qiáng)度下降5－10％疏松分層脫粘（膠接件）夾雜富酯與貧酯纖維彎曲或偏離損傷：（加工使用中）分層沖擊損傷纖維斷裂常用檢測(cè)方法和原理敲擊超聲檢測(cè)

X射線照相聲振檢測(cè)聲發(fā)射檢測(cè)聲－超聲檢測(cè)敲擊檢測(cè)原理：復(fù)合材料受敲擊振動(dòng)后，有缺陷、無(wú)缺陷發(fā)出的聲響不同，判斷缺陷性質(zhì)、大小、位置特點(diǎn)：簡(jiǎn)單分辨率低（1mm厚板，>Φ25）經(jīng)驗(yàn)性敲擊檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)敲擊錘：4次/秒敲擊檢測(cè)電子敲擊器—

便攜式敲擊檢測(cè)儀（沖擊器，傳感器，顯示器）日本W(wǎng)P-632敲擊膠接監(jiān)測(cè)儀超聲檢測(cè)原理：頻率：1－10Mhz

工作方式：脈沖回波法穿透法超聲檢測(cè)顯示方式A型：顯示被檢測(cè)件上特定點(diǎn)的振幅與反射時(shí)間（脈沖回波法）B型：顯示被檢測(cè)件截面視圖發(fā)現(xiàn)缺陷C型：顯示缺陷平面圖特點(diǎn)：主要檢測(cè)氣孔疏松和分層超聲檢測(cè)成像系統(tǒng)主要性能指標(biāo)超聲檢測(cè)超聲C掃描檢測(cè)分層（172廠C掃描儀）超聲檢測(cè)超聲波C掃描檢測(cè)沖擊損傷（西工大美國(guó)PAC公司C掃描儀）X射線照相法（X-rayphotography）原理：利用材料密度不同吸收X射線不同，得到X射線照片上的灰度不同軟X射線（鈹窗口），低電壓（10－17kV），小焦點(diǎn)檢測(cè)氣孔，夾雜，纖維取向，膠接質(zhì)量X射線照相法蜂窩芯進(jìn)水檢測(cè)X射線照相法蜂窩開裂檢測(cè)聲振檢測(cè)（Acousto-Vibration）原理：由敲擊法發(fā)展而來(lái)，利用換能器激發(fā)被檢件，測(cè)量被檢件的聲阻抗，聲速，諧振頻率，振幅，相位的改變。功能：檢測(cè)膠接質(zhì)量，脫膠，分層，是超聲脈沖回波法檢測(cè)的補(bǔ)充典型儀器：S－9Sondicator

聲振檢測(cè)美國(guó)StaveleyNDTTechnologies公司SonicBondMaster

綜合聲振檢測(cè)儀聲發(fā)射檢測(cè)（AcousticEmission）原理： 利用復(fù)合材料在受載時(shí)局部出現(xiàn)損傷時(shí)發(fā)出 的聲波，通過(guò)記錄和波形分析確定損傷起始 與類型特點(diǎn)： 可以采用多探頭對(duì) 損傷源定位原理：應(yīng)用：膠接結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料的缺陷和強(qiáng)度檢測(cè)聲－超聲檢測(cè)（Acousto-Ultrasonic）檢測(cè)方法的選擇任何一種檢測(cè)方法都不可能檢測(cè)所有缺陷和損傷對(duì)復(fù)合材料層壓板與蜂窩夾層結(jié)構(gòu)一般都要通過(guò)2種或2種以上檢測(cè)超聲和X射線照相是復(fù)合材料層壓板缺陷檢測(cè)的主要方法，超聲檢測(cè)100％使用聲振法是膠接件，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的首選檢測(cè)方法檢測(cè)方法的選擇不同缺陷檢測(cè)方法的選擇缺陷類型檢測(cè)方法脫粘聽聲、超聲分層聽聲、超聲纖維取向軟X射線夾雜軟X射線、超聲蜂窩芯壓塌軟X射線、超聲穿透法富膠和貧膠區(qū)軟X射線、超聲疏松和裂紋（內(nèi)部）軟X射線、超聲疏松和裂紋（外部）滲透檢測(cè)方法的選擇不同類型結(jié)構(gòu)檢測(cè)方法的選擇結(jié)構(gòu)形狀檢測(cè)方法層壓板結(jié)構(gòu)無(wú)特殊要求穿透法超聲C－掃描回波法超聲C－掃描穿透接觸法