
2010
年
11
月
第
29
卷第
11
期
陈吴
机械科学与技术
November
2010
Mechanical
Sc
ience
and
Technology
fo
Ì'
Aerospace
Engineering
Vo
l.
29
No.11
合材料层合板低速冲击的声发射研究
陈
吴
1
气童小燕
2
,姚磊江
2
,程起有
1
气李/·斌
1
,
2
e
西北工业大学元人机特种技术国防科技重点实验室,西安
71
∞
65;
2
西北工业大学航空学院,西安
710072)
摘
要:利用声发射技术对复合材料层合板的低速冲击过程进行动态监测。结合冲击载荷时间历
程曲线,对声发射波形的振幅和持续时间所表征的材料内部冲击损伤演化规律进行分析。并综合
声发射的能量、幅值和频率等特征参数的散点关系围,归纳了高能损伤点的分布规律,给出了不同
损伤模式的参数特征。结果表明:复合材料层合板在冲击过程中的损伤演化可以分为基体裂纹迅
速扩展、基体裂纹沿层间扩展并产生分层、大量纤维断裂导致最终破坏
3
个阶段,其对应的主要损
伤模式分别为基体开裂、层间分层和纤维断裂;在低速冲击损伤过程中,基体开裂的声发射事件
少,能量低;分层的声发射事件较少,能量高;纤维断裂的声发射事件多,能量较高。
关键词:声发射;复合材料层合板;低速冲击;损伤演化
中图分类号
:TB332
文献标识码
:A
文章编号:
1003
-8
728
(2010)
11-1557
心
4
•
Acoustic Elnission Characteristics
of
Composite
Laminates under Low Velocity
Im
pact
ChenHa01,2, Tong
XiaoyaI12
,
Yao
Leijiang2 ,
CherIg
Qiyou12 ,
Li
Bin1
,2
e
National
key
Lab
oratory
of
Sc
ience
and
Technology
on
UA
V.
Northwestern
Polytechnical
University
, Xi'
an
710072;
2
Sch
∞,
1
of
Aeronautics
,
Northwestern
Polytechnical
University
, Xi'an 710072)
Abstract:
Acoustic emission
(AE)
technique was.
llS
ed
to detect
the
process
of
composite laminates damage
under
low velocity impact.
We
use
the
impact load
curve
to
analyze
出
e
damage evolution
of
composite
laminates
出
at
is
characterized by
the
amplitude
and
duration
of
AE
wavefOIm.
Th
e energy, amplitude
and
frequency
of
AE were
an-
alyzed together to conclude
the
distribution
of
peak.
points ,
and
summarize
the
parameter
of different damage
modes.
Th
e result shows
that
the
process
of
composìte lamination damage is
in
three
stages:
(1)
ma
国
x
cracks ex-
tend
rapidly;
(2)
matrix
cracks
,
extend
along ìnterlayer
and
causes
delamination;
(3)
1
吨
e
fibers break
and
lead
to ultimate failure..
Th
e
main
damage modes
of
the
three stages
are
matrix
cracking
, delamination ,
and
fiber
break-
age.The
eharmteristics
of
the
three
damage modes
is:few
AE events
and
low
energin
matrix
cracking;few
AE
e-
vents
and
h.igh energy
in
delamination;
more AE events
and
higher energy
in
fiber breakage.
Key
words:
acoustic
emission;
composite
laminates;
low velocity
impact;
damage' evolution
由于具有高比刚度,高比强度,耐疲劳性等特
点,复合材料已成为航空工业中一种重要的结构材
料。但是,复合材料在制造和使用过程中易损伤,尤
其是在受到外部冲击后会产生隐藏的裂纹,如果不
性稿日期:却
ω-06
-08
基金项目:国家自然科学基金项目(1
07
但
054)
资助
l
乍者简介:陈
吴
(1985
- )
,硕士,研究方向为飞行器结构设计,
jjocking@
126.
∞
1m;
童小燕(联系人)
,教授,搏士生导师,
tong
巧
@n'
呻>u
.edu.cn
及时发现会对结构造成严重的危害。因此复合材料
损伤的检测研究,将对复合材料结构的安全使用具
有很大的意义
[IJ
。目前检测复合材料损伤的方法
有超声检测、射线检测、红外检测等,但它们都无法
检测材料损伤的动态过程。声发射技术
(AE)
有别
于其他检测方法的是它可以实时检测到缺陷的萌
生、扩展及断裂的过程,能检测到缺陷产生时间和位
置
[2J
。因此,声发射技术对于研究材料损伤规律具
有很大的帮助。
M.
Surgeon[3
J
对
Si
C/
BMAS
复合材料层合板在