
碳纤维复合材料压力容器,(Composite Overwrapped Pressure Vessels,英文简称:COPVs)它代替了金属层已经几十年了,能够在特定恶劣的环境中保持较高的性能,在增大容积的同时保持整体质量比较小,非常适合用于储氢容器。因此,科研人员开始广泛关注储氢容器的开发和制作,其中,对于储氢容器的损伤检测与识别也成为科研人员所关注的热点话题。

声发射技术通过采集材料受到载荷作用时产生的应力波,将其转换成电信号,可以实现在线实时测量并提供材料健康状态的监测信息。

例如:当复合材料内部发生损伤,出现分层、裂纹,或者发生塑性变形、断裂时,所产生的应力波传播到材料表面产生机械振动;通过将声发射传感器耦合到复合材料表面,捕捉微小的机械振动,并将其转换成电信号;再经过前置放大器和滤波器滤除杂波之后,声发射监测系统对经过处理的声发射信号进行处理、记录和显示;最终结合多种信号分析、处理方法对声发射信号综合分析,进一步实现对声发射源的识别和定位。

纤维断裂信号的波形和小波分析图

基体开裂信号的波形和小波分析

分层信号的波形和小波分析
根据声发射信号的不同特征和性质,可以将其分为两大类:突发型信号和连续型信号。突发型信号是短暂的、断续的、呈现出脉冲形式的声波,其在时间上可以分辨,主要与裂纹形成和断裂过程紧密相关,这些信号是由于材料内部发生快速的能量释放所产生的。而连续型信号则呈现出连续的波形形式,其在时间上没有分开,并且大量的声发射信号在同一时间产生,主要与泄露或材料的塑性变形紧密相关。

碳纤维缠绕复合材料结构的基体开裂、纤维/基体脱粘以及纤维断裂等损伤所产生的声发射信号符合突发型声发射信号的特征,在载荷作用下产生的声发射信号以突发型信号为主。采用声发射技术对碳纤维缠绕复合材料结构在不同载荷条件下的损伤模式和损伤演化过程进行分析,主要方法有特征参数分析方法和原始波形分析方法。
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