《表3 CFRP螺栓连接结构不同破坏模式下声发射幅值信号分布特征》

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《碳纤维增强环氧树脂复合材料螺栓连接结构在拉伸载荷下损伤过程的声发射分析》

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为了得到三种破坏模式下声发射信号幅度分布情况，将采集到的声发射信号数量、幅度区间的信号数量比例进行统计，见表3。可知，三种破坏模式下的声发射信号幅值集中在60dB范围内（99%的信号）。挤压破坏幅值最高为90dB，剪切破坏最高幅值达到100dB，拉伸破坏幅值不超过80dB。在滑移阶段，复合材料板没有紧密接触，靠摩擦力传递载荷，材料在此阶段没有损伤，对应的幅值主要集中在55dB范围内，因此可知背景噪声的幅值为50～55dB。去除大部分背景噪声的幅值，图6为典型CFRP连接结构发生挤压、剪切和拉伸失效时的载荷-位移曲线及声发射特征信号幅值。在弹性阶段，材料在受载过程中会始终伴随着少量的基体开裂，可知基体开裂对应幅值范围为55～60dB。挤压破坏中90dB幅值出现在载荷-位移曲线的刚度衰减处。挤压破坏中导致结构失效的损伤模式为压应力引起的纤维屈曲和纤维断裂，说明纤维屈曲和纤维断裂对应85～90dB幅值信号。剪切破坏的载荷-位移曲线在刚度衰减处有100dB幅值出现。剪切破坏中的主要失效模式是由切应力引起的纤维断裂和基体纤维界面失效进而导致分层，分层失效过程中伴随基体摩擦引起高幅值的声发射信号。拉伸破坏对应的幅值在80dB内，可知拉伸破坏中最主要的失效模式（纤维拉伸断裂）对应的幅值为70～80dB。