基于毫米波检测的CFRP冲击损伤可视化定量评估.docx

12传感器与微系统（TransducerandMicrosystemTechnologies）2018年第37卷第10期

DOI：10.13873/J.1000—9787(2018)10—0012—04

基于毫米波检测的CFRP冲击损伤可视化定量评估*

谭建国，李勇，李文嘉，胡金花，陈振茂

（西安交通大学航天航空学院机械结构强度与振动国家重点实验室

陕西省无损检测与结构完整性评价工程技术研究中心，陕西西安710049）

摘要：鉴于服役中的碳纤维增强复合材料（CFRP）易出现冲击损伤，造成其服役寿命大大缩短，存在极大的安全隐患，集中探究了CFRP冲击损伤的毫米波检测可视化定量评估手段。建立CFRP冲击损伤的毫米波检测三维有限元仿真模型，研究了CFRP冲击损伤毫米波检测响应信号特性及特征。搭建了8~40GHz频段毫米波检测实验平台，采用矩形波导探头对CFRP冲击损伤进行扫频检测，研究了CFRP冲击损伤毫米波检测成像关键。

关键词：毫米波；碳纤维增强复合材料；冲击损伤；可视化定量评估

中图分类号：TG115.28文献标识码：A文章编号：1000—9787(2018)10—0012—04

VisualizationandquantitativeassessmentofimpactdamagesofCFRPcompositesviamillimeterwavetesting*

TANJian-guo，LIYong，LIWen-jia，HUJin-hua，CHENZhen-mao

(StateKeyLaboratoryforStrengthandVibrationofMechanicalStructures,ShaanxiEngineering

ResearchCentreofNDTandStructuralIntegrityEvaluation,SchoolofAerospaceEngineering,

Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049，China）

Abstract：Inviewofin-servicecarbonfiberreinforcedpolymer（CFRP）compositesarepronetoimpactdamages，duetolowspeedimpactload，severelyinfluencingtheservicelifeandstructuralsafety，visualizationandquantitativeassessmentofimpactdamagesinCFRPcompositesviamillimeterwave（MMW）testingisinvestigated.A3DfiniteelementsimulationmodelofCFRPcompositessubjecttoimpactdamagesisestablished.Thecharacteristicsandfeaturesoftestingsignalsareanalyzed.Inparallel，aMMWtestingplatformwiththefrequencybandfrom8GHzto40GHzisbuiltup.ImpactdamageofCFRParedetectedusingrectangularwaveguidesprobebyfrequency-sweep.ThekeytechniquesofMMWdetectionandimagingofimpactdamageofCFRPcompositesarestudied.

Keywords：millimeterwavedetection；CFRPcomposites；impactdamage；visualizationandquantitativeassessment

0引言

碳纤维增强复合材料（carbonfib