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C/C热防护结构弹性波仿真分析方法及损伤对弹性波的影响

论文摘要

热防护结构(Thermal protection structures,TPS)作为可重复使用航天飞行器的关键结构,其安全性和可维护性至关重要。已有的针对可重复使用航天飞行器TPS的结构健康监测的研究不多,特别是C/C、C/SiC等复合材料制造的TPS。针对可重复使用航天飞行器C/C TPS,研究其基于主动弹性波的结构健康监测方法。提出了一种TPS弹性波数值仿真方法,在验证方法有效性的基础上,开展了面向C/C TPS损伤监测的弹性波传播特性研究,从信号时域特征、弹性波传播波场、损伤散射信号、损伤散射信号波场及损伤因子5个方面全面分析了弹性波在C/C TPS中的传播特性及损伤带来的影响。结果表明,当分层损伤边长大于25mm后,损伤因子剧烈变化,因此采用基于弹性波的结构健康监测方法可以很好地监测C/C TPS内部分层损伤及损伤的扩展情况。

论文目录

  • 1 基于多物理场耦合的TPS弹性波激励-传播数值仿真分析方法
  •   1.1 C/C复合材料层合结构三维几何建模
  •     1.1.1 C/C单层结构材料参数的获取
  •     1.1.2 C/C层合结构整体刚度矩阵计算
  •   1.2 C/C复合材料层合结构材料属性
  •   1.3 多物理场耦合设置
  •   1.4 仿真求解器
  • 2 TPS弹性波仿真方法实验验证
  •   2.1 TPS弹性波实验系统设置
  •   2.2 结果对比验证
  • 3 C/C TPS损伤对弹性波传播特性影响
  •   3.1 建模与仿真设置
  •     3.1.1 C/C复合材料平板结构三维几何模型
  •     3.1.2 材料参数
  •     3.1.3 有限单元划分
  •   3.2 仿真结果
  •     3.2.1 损伤散射信号
  •     3.2.2 损伤散射波场
  •     3.2.3 损伤特征提取
  • 4 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 袁慎芳,刘凌峰,邱雷,陈健,刘安琪

    关键词: 热防护结构,弹性波,损伤监测,数值仿真

    来源: 复合材料学报 2019年10期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 材料科学,航空航天科学与工程

    单位: 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室结构健康监测与预测研究中心

    基金: 国家自然科学基金重点项目(51635008),国家自然科学基金创新研究群体(51921003),江苏省重点研发计划(BE2018123),江苏高校优势学科建设工程

    分类号: V414.1;V445.1;TB33

    DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20181210.001

    页码: 2448-2457

    总页数: 10

    文件大小: 612K

    下载量: 191

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/e8a8005b3bb694127f92b5b9.html