平纹编织碳纤维增强树脂复合材料离散电导率建模方法

张荣华¹，史可宇²，李硕²，张一帆³

1. 天津工业大学人工智能学院2. 天津工业大学电气工程及自动化学院3. 天津工业大学复合材料研究所先进纺织复合材料教育部重点实验室

摘 要：编织碳纤维增强树脂复合材料（CFRP）的电阻抗分布具有各向异性、异质性、几何结构复杂等特点。建立电阻抗分布模型是利用电磁涡流无损检测技术获取编织CFRP缺陷及疲劳损伤信息的关键关节。基于电阻抗张量建模理论,采用多层编织结构CFRP二维平面的分块均化电学特性表征方法,建立编织结构CFRP的简化电阻抗分布模型,从而实现编织结构CFRP电磁特性的精确、快速有限元分析。在有限元仿真基础上,通过设计双空气旋转线圈电磁传感器对平纹编织CFRP进行电磁无损检测,选用阻抗的极坐标图描述被测材料沿不同方向的阻抗变化趋势,通过实验验证有限元建模的正确性。最后利用所提出的建模方法模拟了双空气旋转线圈传感器对平纹编织CFRP的结构缺陷及循环载荷疲劳的检测效果。

关键词：涡流检测;有限元法;平纹编织;CFRP;缺陷检测;