高速列车用碳纤维复合材料结构损伤修复门槛值研究

本文研究了新一代高速列车用碳纤维复合材料的损伤修复问题.首先针对材料进行准静态压痕试验,模拟不同类型、不同程度的冲击类损伤,测量表观损伤尺寸;同时运用无损检测超声C扫的方法分析内部损伤尺寸,表观测量和无损检测参数共同作为表征损伤程度的尺寸类参数;对准静态压痕试验后的带损伤材料进行剩余强度的实验分析,同时运用仿真分析的方法,扩充试验工况,并与试验数据进行对比,建立损伤表观尺寸和无损检测尺寸与剩余强度的关系,最终确定该种材料的损伤缺陷修复门槛.研究结果表明在某种准静态压缩工况(压头尺寸)下,剩余强度保留率与凹坑深度、凹坑最大直径、超声C扫最大直径均可建立递减关系,在实际的工程应用中,可选择其中之一作为损伤的判据.结果表明:超声C扫最大损伤直径在28～34 mm之间,剩余强度保留率在75％～84％之间,考虑到试验结果的离散性,最终选择30 mm无损检测最大损伤直径作为修复的门槛值参数.