碳纤维增强聚合物的钻井表面质量分析,基于声波发射特征
Mengke Yan1, Yushu Lai1, Yiwei Zhang2
1Chongqing Engineering Research Center for Advanced Intelligent Manufacturing Technology, Chongqing Three Gorges University, Chongqing 404000, China.
Polymers
|October 16, 2025
概括
本研究使用声辐射 (AE) 和红外热学 (IT) 来监测碳纤维增强聚合物 (CFRP) 钻井过程中的损伤. 这些发现可以实时检测缺陷,提高CFRP加工质量.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 制造业 工程 制造工程
- 非破坏性测试 不破坏性测试
背景情况:
- 碳纤维增强聚合物 (CFRP) 由于其特性,在航空航天领域至关重要.
- 制孔是一种主要的CFRP加工方法,但容易出现缺陷,如分层和纤维撕裂.
- 这些缺陷损害了CFRP组件的结构完整性和性能.
研究的目的:
- 调查CFRP钻井过程实时监控的可行性.
- 在CFRP钻井过程中分析声辐射 (AE) 和红外热学 (IT) 信号.
- 为了建立钻井参数,AE信号和由此产生的孔质量之间的相关性.
主要方法:
- 采用声辐射 (AE) 和红外热学 (IT) 来获取信号.
- 使用快速里叶变换 (FFT) 和短时间里叶变换 (STFT) 进行AE信号分析.
- 与观察到的损伤形态相关的信号特征 (时间频率,RMS).
主要成果:
- AE信号时间频率图和RMS曲线有效区分钻探阶段.
- 在AE信号中特定的频率范围被确定为CFRP钻井损伤模式.
- 建立了AE信号RMS值和洞表面地形之间的关系.
结论:
- 使用AE和IT,可以实时监控CFRP钻井.
- 通过AE信号分析,可以准确识别钻井缺陷.
- 这项研究为在线监控和提高CFRP加工质量提供了一种新的方法.


