通过非破坏性测试对3D打印三明治结构复合材料的曲诱导的渐进性损伤
Lianhua Ma1,2, Heng Sun2, Xu Dong2
1Research Institute of Interdisciplinary Science & School of Materials Science and Engineering, Dongguan University of Technology, Dongguan 523808, China.
这项研究研究了使用声辐射 (AE),数字图像相关性 (DIC) 和微计算断层扫描 (Micro-CT) 的3D打印复合材料. 更高的纤维含量提高了强度,AE分析确定了损伤模式,如矩阵裂和纤维断裂.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
背景情况:
- 越来越多地使用3D打印复合材料,需要研究它们在负载下的结构完整性.
- 了解渐进性损伤对于这些材料的可靠应用至关重要.
研究的目的:
- 为了研究在三点曲下3D打印的三明治复合材料的损伤机制.
- 通过使用多模式监控,将机械性能与损伤进展相关联.
主要方法:
- 利用声辐射 (AE) 监测来检测损坏事件.
- 采用数字图像相关性 (DIC) 进行全场应变和变形分析.
- 应用微型计算机断层扫描 (Micro-CT) 用于高分辨率的结构可视化.
- 综合AE,DIC和微CT用于全面的损害评估.
主要成果:
- 增加面板中的碳纤维含量从10%增加到20%,平均曲强度提高了56%.
- 在k-means集群的帮助下进行AE分析,区分损伤模式:矩阵裂纹 (<50 kHz),解/分层 (50-150 kHz) 和纤维断裂 (>150 kHz).
- DIC在损伤演变过程中发现了显著的变形模式,补充了AE和Micro-CT的发现.
结论:
- 结合的AE-DIC-Micro-CT方法有效地描述了3D打印复合材料中的损伤启动和传播.
- 纤维含量显著影响机械性能和故障机制.
- 这种综合方法有助于提高3D打印结构复合材料的设计和可靠性.
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