《複合材料膠接質量的非線性孤波表征及檢測方法研究》是依託北京工業大學，由吳斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：複合材料膠接質量的非線性孤波表征及檢測方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳斌
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用膠黏劑將已固化的複合材料製件與其它已固化複合材料製件、夾芯或金屬件進行膠接連線，稱作複合材料膠接。複合材料膠接結構（層壓板、接頭和蜂窩夾層等）在航空航天、汽車製造中套用廣泛，其膠接質量的無損檢測是該領域內亟待解決的技術難題。本項目提出一種非線性孤波檢測新方法，實現對複合材料膠接結構缺陷、弱膠接界面的高靈敏度、無損定征。主要研究內容包括：(1) 考慮材料塑性、粘彈性，研究一維顆粒鏈中非線性孤波傳播特性，發展可提高孤波激發能力，調控孤波傳播特性的一維顆粒鏈最佳化設計方法；（2）建立考慮邊界條件、弱膠接界面的孤波與膠接結構動態接觸模型，分析得出孤波信號特徵參量對膠接質量變化的靈敏度矩陣；（3）研製預壓力、衝擊條件等可調控的孤波探測感測裝置，激勵孤波、孤波串對複合材料膠接結構進行檢測，實現缺陷大小、深度及弱膠接程度的定量評估。通過上述研究，為複合材料膠接結構製造質量控制和在役檢測提供技術支撐。
結題摘要
本項目在一維顆粒鏈中非線性孤立波（串）的形成機理揭示、傳播特性分析與調控等科學問題上有突破和新進展。依據理論研究成果，發展了適用於無損檢測的非線性孤立波（串）檢測方法、裝置，並開展了紮實的實驗套用研究，很好地驗證了新方法在金屬/金屬膠接結構、金屬/複合材料膠接結構和鋼筋混凝土結構無損檢測套用的可行性和有效性。取得的主要成果如下：（1）揭示了一維顆粒鏈中非線性孤立波串的形成機理，提出了3種孤立波串的形成方法。一維顆粒鏈中非線性孤立波串的形成主要原因是衝擊顆粒與顆粒鏈的多次碰撞以及界面導致的應力波分解。利用入射孤立波在重-輕顆粒界面的波形分離特性，提出了基於複合顆粒球鏈的非線性孤立波串激勵新方法。（2）揭示了三段式“重-輕-重”複合顆粒鏈能量緩釋現象的關鍵控制因素，提出了輸出孤立波特性的調控方法。決定能量緩釋特徵的關鍵性參數為特徵值λ=(ρv/ρs)• (Ev/Es)2/3，輸出孤立波的聲時隨特徵值λ變化呈現明顯的兩階段規律。通過合理選擇輕質顆粒材料的屬性參數及數量，可以對“重-輕-重”複合顆粒鏈的輸出孤立波特性進行有效調控。（3）研製了高穩定性的非線性孤立波觀察單元和多類型感測器，實現了金屬/金屬、金屬/複合材料膠接結構中缺陷的無損檢測，金屬/複合材料膠接固化過程的監測，以及混凝土結構中預埋鋼筋位置及深度的有效檢測。
