一種應用於高分子基材複合材料非破壞檢測之新方法

A New NDT Examination Method for Polymer Matrix Composite Materials

10.6841/NTUT.2012.00226

洪榮裕

複合材料 ； 能量消耗 ； 乘積調變 ； Composite materials ； dissipative energy ； modulated

臺北科技大學機電整合研究所學位論文

2012年

碩士

黎文龍

繁體中文

本研究利用能量消耗之的觀念，研究對象為高分子基材複合材料做非破壞檢測，其模型為一塊長方形平板，邊界條件為一端為固定端，另一端為自由端，利用傳統工具機銑床在平板表面製造不同深度裂痕，並利用新發展鑑別能量消耗之方法以激振力當作輸入訊號施加於系統之基座，在量測系統之輸出訊號的穩態響應，將系統穩態輸入訊號與穩態輸出訊號做乘積調變，經快速傅立葉轉換可到一頻率響應函數圖，並觀察傅立葉係數直流位準與二倍頻位準，計算出系統耗能及比對複合板破壞前與破壞後耗能差異性，並且將耗能差異性以百分比型態表示，並透過數值分析軟體繪出一全域性等高線圖，透過等高線圖找到裂痕所在位置。 在有限元素分析部分，以動態模擬模擬複合板在各種不同裂痕深度下耗能變化情形。由結果顯示當複合板出現裂痕時，耗能會依裂痕深度越深而越小，而在愈接近裂痕位置時耗能變化差異性會愈大，因此由等高線圖能有效地找出裂痕位置。 在實驗驗證部分，本實驗模型將複合板固定鎖緊於激振器上，以一端固定一關鎖緊方式，並透過掃頻及搭配衝擊錘有效地找到系統阻尼頻率，及探討不同裂痕深度下阻尼頻率及耗能變化情形。由實驗結果顯示，利用能量消耗來觀察複合板裂痕情形與動態模擬的結果趨勢略同，所以比起阻尼頻率的變化，從能量消耗來判別複合板裂痕情形有較佳的靈敏型及準確性。

The main objective of the present report is damage detection of Polymer Matrix Composite by dissipative energy method.The model is a rectangular plate and boundary condition is fix-free.Use the traditional milling machine tools to make different depths crack at the surface cracks,exploit new identification method to calculate dissipative energy for base -excited system.The method is accomplished by processing the response signal with respect to that of input.In other work,one is measure the steady state response signal of the system.which is excited by an input sinusoidal signal .Once the response signal is obtained.it can be modulated by two different reffence signal. The required dissipative energy can be thus extracted form the modulated by the given equation through its Fourier coefficient. And observe the Fourier coefficient to calculate dissipative energy. And the dissipative energy will be the damage objective.

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