基于声发射信号的三维针刺C/SiC复合材料拉伸损伤演化研究

黄喜鹏¹，王波²，杨成鹏¹，潘文革¹，刘小瀛³

1. 西北工业大学力学与土木建筑学院2. 西北工业大学航空学院3. 西北工业大学超高温结构复合材料重点实验室

摘 要：本研究对三维针刺C/SiC（3-dimension needled C/SiC,3D-NC/SiC）复合材料进行室温单调拉伸和拉伸加载-卸载试验,利用声发射技术对试样损伤演化进行动态监测。采用K-均值聚类分析方法对小波降噪后的声发射信号进行了损伤模式识别,结合试样断口扫描电镜观测,发现3D-NC/SiC复合材料在拉伸载荷作用下主要存在五类损伤模式:基体开裂、界面脱粘、界面滑移、纤维断裂和纤维束断裂。通过快速傅里叶变换（FFT）方法对小波降噪后的信号进行频谱分析得出:3D-NC/SiC复合材料在拉伸载荷作用下主要存在240、370和455 k Hz三种频率的损伤信号,分别对应于界面损伤、基体损伤和纤维损伤。结合单调拉伸试验过程声发射信号能量柱分布和加卸载过程累积能量曲线特征,分析了试样损伤演化机理。

关键词：C/SiC复合材料;声发射;聚类分析;损伤机理;