利用声发射技术对亚麻/环氧树脂Ω型增强体的压痕损伤进行实验研究

《COMPOSITE STRUCTURES》：Experimental investigation of indentation damage in flax/epoxy omega-stiffeners using acoustic emission

　　

贝纳布德·苏菲安|谢塔·阿梅尔|西科特·奥利维尔

摘要

本研究通过声发射监测结合无监督聚类方法，研究了在准静态压入作用下，一种准各向同性准均匀的亚麻/环氧树脂Ω形加强件的损伤机制及其发展顺序。实验在两种加载速率（5和50毫米/分钟）下进行，旨在探究加载速率对这种具有结构代表性的弯曲复合材料的损伤发展的影响。通过对声发射特征参数应用多变量k均值聚类算法，最终识别出三个具有物理意义的损伤群。第一个损伤群与基体微裂纹及纤维与基体脱粘有关，其信号幅度较低（在5毫米/分钟加载速率下约为40–86分贝，在50毫米/分钟加载速率下约为40–63分贝），在加载初期占主导地位；第二个损伤群对应于分层及层间损伤，信号幅度处于中间水平（分别为约63–92分贝和50–72分贝），在加载到临界点时出现，标志着能量较高的层间损伤开始形成；第三个损伤群的特征是信号幅度很高（约63–100分贝），与以纤维为主的破坏模式相关，决定了材料的最终失效。加载速率的提高会加速损伤的发展，同时使低能量和中等能量的损伤群的信号幅度降低。这些结果表明，声发射聚类方法为分析生物基复合材料加强件的损伤机制及其发展顺序提供了一种有效的工具。