复合材料胶接质量的非线性孤波表征及检测方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11572011
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Bonding of composite through adhesives is a practical joint method for joining composite parts to cured composite plate, sandwich components or metal plates. The bonded composite structures, such as laminated composite plates, adhesive joints and honeymoon sandwich, are attractive for aerospace and automotive structural applications. The nondestructive testing to such bonded composite structures is a challenging problem in this area that needs to be addressed. A novel high-resolution method based on nonlinear solitary wave is proposed in this project to non-destructively detect the embedded defects or weak bonding interfaces. The research topics include: (1) Investigate the propagation characteristics of the nonlinear solitary wave in a one-dimension granular chain in consideration of plasticity and viscoelasticity of granule materials. Furthermore, develop an optimal method for granular chain design to improve the excitation energy of solitary wave and adjust its propagation characteristics. (2) Establish a numerical model for revealing the property of dynamic contact between solitary wave and the bonded composite structures which have support boundary and weak bonding interfaces. Then, the sensitivity matrix of solitary wave to the quality of bonded composite structures can be obtained. (3) A tunable transduction system for exciting and receiving chains of solitary waves will be developed, in which the preload and impact condition can be adjusted for various defect detection applications. The defect sizes and location or the level of the weak bonding can be quantitatively assessed. The research outcomes of this project can provide powerful technical supports for manufacturing quality control and in-service testing for composite bonding structures.
利用胶黏剂将已固化的复合材料制件与其它已固化复合材料制件、夹芯或金属件进行胶接连接,称作复合材料胶接。复合材料胶接结构(层压板、接头和蜂窝夹层等)在航空航天、汽车制造中应用广泛,其胶接质量的无损检测是该领域内亟待解决的技术难题。本项目提出一种非线性孤波检测新方法,实现对复合材料胶接结构缺陷、弱胶接界面的高灵敏度、无损定征。主要研究内容包括:(1) 考虑材料塑性、粘弹性,研究一维颗粒链中非线性孤波传播特性,发展可提高孤波激发能力,调控孤波传播特性的一维颗粒链优化设计方法;(2)建立考虑边界条件、弱胶接界面的孤波与胶接结构动态接触模型,分析得出孤波信号特征参量对胶接质量变化的灵敏度矩阵;(3)研制预压力、冲击条件等可调控的孤波探测传感装置,激励孤波、孤波串对复合材料胶接结构进行检测,实现缺陷大小、深度及弱胶接程度的定量评估。通过上述研究,为复合材料胶接结构制造质量控制和在役检测提供技术支撑。

结项摘要

本项目在一维颗粒链中非线性孤立波(串)的形成机理揭示、传播特性分析与调控等科学问题上有突破和新进展。依据理论研究成果,发展了适用于无损检测的非线性孤立波(串)检测方法、装置,并开展了扎实的实验应用研究,很好地验证了新方法在金属/金属胶接结构、金属/复合材料胶接结构和钢筋混凝土结构无损检测应用的可行性和有效性。取得的主要成果如下:.(1)揭示了一维颗粒链中非线性孤立波串的形成机理,提出了3种孤立波串的形成方法。一维颗粒链中非线性孤立波串的形成主要原因是冲击颗粒与颗粒链的多次碰撞以及界面导致的应力波分解。利用入射孤立波在重-轻颗粒界面的波形分离特性,提出了基于复合颗粒球链的非线性孤立波串激励新方法。.(2)揭示了三段式“重-轻-重”复合颗粒链能量缓释现象的关键控制因素,提出了输出孤立波特性的调控方法。决定能量缓释特征的关键性参数为特征值λ=(ρv/ρs)• (Ev/Es)2/3,输出孤立波的声时随特征值λ变化呈现明显的两阶段规律。通过合理选择轻质颗粒材料的属性参数及数量,可以对“重-轻-重”复合颗粒链的输出孤立波特性进行有效调控。.(3)研制了高稳定性的非线性孤立波观察单元和多类型传感器,实现了金属/金属、金属/复合材料胶接结构中缺陷的无损检测,金属/复合材料胶接固化过程的监测,以及混凝土结构中预埋钢筋位置及深度的有效检测。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(3)
各向异性焊缝缺陷超声阵列全聚焦成像方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    声学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨敬;吴斌;焦敬品;刘帅开;刘秀成;何存富
  • 通讯作者:
    何存富
Numerical Analysis of the Nonlinear Interactions Between Lamb Waves and Microcracks in Plate
兰姆波与板内微裂纹非线性相互作用的数值分析
  • DOI:
    10.1007/s10338-019-00116-4
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Acta Mechanica Solida Sinica
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    吕洪涛;焦敬品;吴斌;何存富
  • 通讯作者:
    何存富
The properties of optimal two-dimensional phononic crystals with different material contrasts
不同材料对比的最佳二维声子晶体的特性
  • DOI:
    10.1088/0964-1726/25/9/095036
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Smart Materials and Structures
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    刘宗发;吴斌;何存富
  • 通讯作者:
    何存富
Longitudinal Guided Wave Inspection of Small-Diameter Elbowed Steel Tubes with a Novel Squirrel-Cage Magnetostrictive Sensor
采用新型鼠笼磁致伸缩传感器对小直径弯头钢管进行纵向导波检测
  • DOI:
    10.1155/2019/3027372
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Sensors
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    刘尧;刘秀成;杨哲化;郭文鑫;吴斌;何存富
  • 通讯作者:
    何存富
Ultrasonic multiview total focusing method for weld defect detection on small-diameter tubes of austenitic stainless steel
奥氏体不锈钢小直径管材焊缝缺陷超声多视点全聚焦法检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Insight
  • 影响因子:
    1.1
  • 作者:
    吴斌;杨敬;焦敬品;何存富
  • 通讯作者:
    何存富

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其他文献

D-乳酸生产菌菊糖芽孢乳杆菌来源的D-乳酸脱氢酶同工酶
  • DOI:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Bingfang He
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    北京工业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘增华;谢穆文;钟栩文;龚裕;何存富;吴斌
  • 通讯作者:
    吴斌
晶圆表面缺陷模式的在线探测与自适应识别研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算机工程与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴斌;卢笑蕾;余建波
  • 通讯作者:
    余建波
自复位防屈曲支撑钢框架减振效果分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    建筑结构学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘璐;吴斌
  • 通讯作者:
    吴斌

其他文献

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金属整体壁板的兰姆波结构健康监测和通信传输一体化方法
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相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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