用计算机断层扫描辅助广角X射线散射对复合纹层材料中纤维应变和损伤的微观绘制

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 非破坏性测试 不破坏性测试

背景情况:

• 碳纤维增强聚合物层中的非平面纤维纹是导致过早失效的关键缺陷.
• 检测和评估这些纹是当前方法的挑战.

研究的目的:

• 引入一种结合X射线计算机断层扫描 (XCT) 和广角X射线散射 (WAXS) 的新型诊断技术,用于在现场分析纹.
• 为了使纹层材料中轴向和辐射格子微链的详细场域解析映射.
• 建立辐射微流梯度作为纹严重程度的可靠指标.

主要方法:

• 在碳纤维增强聚合物层材的现场压缩测试,控制小和大纹.
• 使用XCT和WAXS同时获取数据.
• 开发用于纹理分类,峰值适配和微电流映射的定向感知减速管道.

主要成果:

• 实现了轴向 (ε100) 和辐射 (ε002) 微电流场的详细映射.
• 大纹显示出显著的辐射微流 (-14.5 μMPa-1),而小纹显示出较低的幅度.
• 应变热点与分层,矩阵裂和纤维带相关,通过断层扫描证实.

结论:

• 辐射微流梯度作为碳复合材料纹严重性的强大,非破坏性的指标.
• 开发的XCT/WAXS方法为缺陷行为提供了独特的见解.
• 这些发现支持基于性能的拒绝标准和航空航天应用中的有针对性的检查.