CN110308201A - 一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法，该方法包括以下步骤：在相邻复合材料层合板之间均匀地铺入磁粉，得到具有磁性的叠层复合材料；使用弱磁传感器测量叠层复合材料对照样内同一水平面的n个采样点在未使用状态及从受力至损伤的四个阶段的磁性特征作为叠层复合材料的损伤判断依据，与待测状态的磁性特征进行对比，经过分析可以快速、准确地判断待测状态所处的阶段，若发生损伤，则可以判断出叠层复合材料待测样的损伤位置及损伤程度，使复合材料损伤检测过程更加的高效。

Description

一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法
技术领域
本发明属于复合材料损伤检测的技术领域，尤其涉及一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法。
背景技术
近年来，复合材料因其质量轻、强度高、抗疲劳性能好，在船舶、航天等领域得到了广泛的应用。但在其应用的过程中由于温度、冲击、化学腐蚀，尤其在低速撞击时会在构件内部产生肉眼无法观察到的损伤，这种损伤会对构件造成致命的破坏，基于此，一系列的损伤检测方法应运而生，例如超声扫描法、涡流景象法等，但这些方法有一定的局限性，在检测时过程比较繁琐，不能快速地判断复合材料发生损伤时所处的位置范围及损伤程度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法，将叠层复合材料对照样未使用状态下的磁性特征作为损伤判断的第一依据，将从受力到损伤的不同阶段的磁性特征作为损伤判断的第二依据，将待测状态下的磁性特征与第一依据、第二依据进行对比，经过分析可以快速、准确地判断待测状态所处的阶段，若发生损伤，则可以判断出叠层复合材料的损伤位置及损伤程度，使复合材料损伤检测过程更加的高效。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在相邻复合材料层合板之间均匀地铺入磁粉，得到具有磁性的叠层复合材料，可在空间形成磁场；
S2：使用弱磁传感器测量叠层复合材料对照样同一水平面的n个采样点在未使用状态下的磁性特征，为叠层复合材料的损伤判断提供第一依据；所述磁性特征包括磁感通量、磁场强度及磁通密度；
S3：使用弱磁传感器测量叠层复合材料对照样与S2中相同水平面的相同采样点从受力至损伤的四个阶段的磁性特征，为叠层复合材料的损伤判断提供第二依据；所述四个阶段分别为：未损伤阶段、损伤起始阶段、损伤演化阶段及完全损伤阶段，所述未损伤阶段是指叠层复合材料的弹性阶段，所述损伤起始阶段是指叠层复合材料达到弹性极限，处于弹性与损伤的临界点，所述损伤演化阶段是指叠层复合材料出现部分损伤的阶段，所述完全损伤阶段是指叠层复合材料出现畸变的阶段；
S4：使用弱磁传感器测量叠层复合材料待测样内与S2与S3中相同水平面的相同采样点在待测状态下的磁性特征；
S5：将S4中测得的磁性特征与S3中的磁性特征比较，判断待测状态所处阶段；具体判断过程如下：
(1)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于未损伤阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于未损伤阶段；
(2)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于损伤起始阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于损伤起始阶段；
(3)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于损伤演化阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于损伤演化阶段；
(4)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于完全损伤阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于完全损伤阶段；
S6：将S4中叠层复合材料待测样与S2叠层复合材料对照样未使用状态相同采样点的磁性特征作对比，判断叠层复合材料待测样损伤的位置。
采用以上技术方案后，本发明具有以下优点：
将叠层复合材料未使用状态下的磁性特征作为损伤判断的第一依据，将从受力到损伤的不同阶段的磁性特征作为损伤判断的第二依据，将待测状态下的磁性特征与第一依据、第二依据进行对比，经过分析可以快速、准确地判断待测状态所处的阶段，若发生损伤，则可以判断出叠层复合材料待测样的损伤位置及损伤程度，使复合材料损伤检测过程更加的高效。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法的流程示意图。
图2为本发明一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法中叠层复合材料层间图。
图3为本发明一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法中叠层复合材料截面图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2、图3所示，一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法，包括以下步骤：
S1：在相邻复合材料层合板之间均匀地铺入磁粉，得到具有磁性的叠层复合材料，可在空间形成磁场；
S2：使用弱磁传感器测量叠层复合材料对照样同一水平面的n个采样点在未使用状态下的磁性特征A，为叠层复合材料的损伤判断提供第一依据；所述磁性特征包括磁感通量、磁场强度及磁通密度，n由损伤检测的精度来确定，n越大则代表选取得的采样点越多，水平面上的磁性特征越完整，损伤检测的精度越高；n越小，损伤检测的精度越低；
S3：使用弱磁传感器测量叠层复合材料对照样与S2中相同水平面的相同采样点从受力至损伤的四个阶段的磁性特征，为叠层复合材料的损伤判断提供第二依据；所述四个阶段分别为：未损伤阶段、损伤起始阶段、损伤演化阶段及完全损伤阶段，所述未损伤阶段是指叠层复合材料的弹性阶段，所述损伤起始阶段是指叠层复合材料达到弹性极限，处于弹性与损伤的临界点，所述损伤演化阶段是指叠层复合材料出现部分损伤的阶段，所述完全损伤阶段是指叠层复合材料出现畸变的阶段；未损伤阶段、损伤起始阶段、损伤演化阶段及完全损伤阶段的磁性特征依次记为B、C、D、E；
S4：使用弱磁传感器测量叠层复合材料待测样内与S2与S3中相同水平面的相同采样点在待测状态下的磁性特征F；S2、S3及S4步骤中的水平面均处于叠层复合材料的同一高度，待测状态是指叠层复合材料经使用后，等待损伤检测时所处的状态；
S5：将S4中测得的磁性特征与S3中的磁性特征比较，判断待测状态所处阶段；其中，将F的结果与第二依据B、C、D、E进行比较，在第一依据A的前提下，若F在B的范围里，则判定此时待测状态下叠层复合材料处于未损伤阶段；若F在C的范围里，则判定此时待测状态下叠层复合材料处于损伤起始阶段；若F在D的范围里，则判定此时待测状态下叠层复合材料处于损伤演化阶段；若F在E的范围里，则判定此时待测状态下叠层复合材料处于完全损伤阶段；若发生损伤，则可以快速判断出损伤的损伤程度；
S6：将S4中叠层复合材料待测样与S2叠层复合材料对照样未使用状态相同位置的磁性特征作对比，判断叠层复合材料待测样损伤的位置；其中，将F的结果与第一依据A进行比较，若发生损伤，则可以快速判断出损伤的位置范围。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于磁性的叠层复合材料的损伤检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在相邻复合材料层合板之间均匀地铺入磁粉，得到具有磁性的叠层复合材料，可在空间形成磁场；
S2：使用弱磁传感器测量叠层复合材料对照样同一水平面的n个采样点在未使用状态下的磁性特征，为叠层复合材料的损伤判断提供第一依据；
S3：使用弱磁传感器测量叠层复合材料对照样与S2中相同水平面的相同采样点从受力至损伤的四个阶段的磁性特征，为叠层复合材料的损伤判断提供第二依据；
S4：使用弱磁传感器测量叠层复合材料待测样内与S2与S3中相同水平面的相同采样点在待测状态下的磁性特征；
S5：将S4中测得的磁性特征与S3中的磁性特征比较，判断待测状态所处阶段；
S6：将S4中叠层复合材料待测样与S2叠层复合材料对照样未使用状态相同位置的磁性特征作对比，判断叠层复合材料待测样损伤的位置。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁性的叠层复合材料的检测方法，其特征在于，所述S3中的四个阶段分别为：未损伤阶段、损伤起始阶段、损伤演化阶段及完全损伤阶段，所述未损伤阶段是指叠层复合材料的弹性阶段，所述损伤起始阶段是指叠层复合材料达到弹性极限，处于弹性与损伤的临界点，所述损伤演化阶段是指叠层复合材料出现部分损伤的阶段，所述完全损伤阶段是指叠层复合材料出现畸变的阶段。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁性的叠层复合材料的检测方法，其特征在于，所述S5步骤中判断过程如下：
(1)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于未损伤阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于未损伤阶段；
(2)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于损伤起始阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于损伤起始阶段；
(3)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于损伤演化阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于损伤演化阶段；
(4)若叠层复合材料待测样的磁性特征处于完全损伤阶段的磁性特征范围内，则判定此时叠层复合材料待测样处于完全损伤阶段。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁性的叠层复合材料的检测方法，其特征在于，所述S2中的磁性特征包括磁感通量、磁场强度及磁通密度。
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