红外热成像技术快速表征双排单剪复合材料螺栓连接接头的疲劳性能

为解决碳纤维增强聚合物(CFRP)结构螺栓连接接头在循环载荷下的无扩展疲劳极限快速评估难题，研究人员采用红外热成像(IRT)技术对双排单剪编织CFRP层压板进行疲劳寿命快速表征。研究发现层板厚度变化会导致无扩展极限20%-30%的波动，并通过微计算机断层扫描和温度信号谐波分析揭示了损伤起始与扩展机制，为航空结构轻量化设计提供了重要参考。

　　

螺栓连接作为碳纤维增强聚合物(CFRP)结构的主要连接方式，其中双排或多排单剪接头在主要承力结构中广泛应用。在循环载荷作用下，快速确定此类结构的无扩展疲劳极限至关重要。传统应力寿命(SN)评估方法耗时耗力，本研究创新性地采用红外热成像(IRT)技术，这种快速疲劳寿命表征技术仅需少量试样即可完成评估。研究人员不仅分析了温度信号的谐波成分，还结合失效试样的微计算机断层扫描结果，深入解析了损伤萌生与扩展机制。通过测试不同厚度的层压板试样，发现层板厚度变化会导致无扩展极限产生20%-30%的波动。此外，研究还针对含目视勉强可见损伤(BVID)的试样进行了疲劳特性表征。该研究为航空复合材料结构的快速评估提供了新思路，显著提升了检测效率。