基于磁性纤维的三维编织复合材料健康检测

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三维编织复合材料克服了传统层合复合材料易分层、层间强度低、脱粘等缺陷,同时具有一般层压复合材料的高比刚度和高比强度等特点,不断得到广泛应用。然而在复杂服役环境下,三维编织复合材料由于其受载主体为各类纤维材料,可能会出现难以通过视觉发现的内部损伤,如纤维断裂、基体和界面损伤等。这些不可见的内部损伤如无法及时发现,易引起严重的安全事故。 目前损伤检测的方法有光纤传感器检测法,碳纳米管传感器检测法,声发射传感器检测法,红外成像检测法,原位CT扫描等。尽管以上方法可以实现复合材料缺陷检测及严重损伤判断,但在服役状态时,复合材料应力状态的变化对损伤发生的预测仍具有困难。 磁性纤维具有尺寸小、功能性好以及优良的磁特性等优点,并且其材料特性与碳纤维、玻璃纤维等基本一致。将磁性纤维嵌入三维编织复合材料中,可以实现复合材料结构与功能的一体化。通过监测复合材料在受到外力作用时磁性纤维磁特性的变化与未受力状态下测得的磁性纤维磁特性进行比较,可以反映复合材料结构状态的变化。这种技术可以应用于航空航天、汽车工业、建筑业等领域,为材料的使用和维护提供了一种新的方式。