优化不同补丁参数的修复的CFRP层材的拉伸性能,使用基于替代品的模型
Zhenhua Yin1, Haoying Wei1, Zhenyu Ma1
1School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China.
Materials (Basel, Switzerland)
|November 27, 2025
概括
这项研究使用非线性Lamb波来检测修复的碳纤维结构中的微损伤. 最佳的补丁设计最大限度地减少非线性系数,提高拉伸性能和捕捉修复效率.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 非线性声学 非线性声学
- 结构健康监测 结构健康监测
背景情况:
- 碳纤维增强聚合物 (CFRP) 结构易受拉伸诱导的微损伤.
- 补丁修复是恢复受损CFRP结构完整性的常见方法.
- 评估补丁修复的有效性和检测潜在的微损伤对于结构安全至关重要.
研究的目的:
- 采用基于Lamb波的非线性高探测来评估在补丁修复的CFRP结构中引力诱导的微损伤.
- 优化外部维修设计参数,以最大限度地减少非线性系数并提高拉伸性能.
- 研究补丁设计参数对非线性声响应和损坏检测的影响.
主要方法:
- 在不同的拉力位移下进行非线性Lamb波传播分析.
- 通过实验结果验证的有限元建模.
- 基于补丁半径,厚度和旋转角度的二级和三级非线性系数的分析.
- 拉丁式超立方体实验设计和多参数优化的分散近似.
主要成果:
- 有限元素模型准确地预测了在修复的CFRP中非线性兰姆波浪行为.
- 补丁设计参数显著影响非线性系数和损坏检测灵敏度.
- 确定了最佳补丁参数,以提高拉力性能和修复效率.
- 成功实现了补丁修复结构的多参数优化.
结论:
- 非线性Lamb波高波检测在修复的CFRP中对微损伤的评估是有效的.
- 优化补丁设计参数对于提高结构完整性和维修效率至关重要.
- 该研究为工程应用提供了宝贵的参考资料,涉及补丁修复结构的多参数优化.
