基于涡流成像的碳纤维增强树脂基复合材料细观结构可视化

程军¹，杨继全¹，裘进浩²，季宏丽²，高木敏行³

1. 南京师范大学江苏省三维打印装备与制造重点实验室2. 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室3. 东北大学流体科学研究所

摘 要：对碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）的细观结构成像方法进行了研究,利用涡流成像技术实现了CFRP层合板中纤维方向及纤维缺失、褶皱和空隙过大等缺陷的可视化。首先通过有限元仿真和电路理论分析了CFRP板中涡流的生成机制和分布特性,阐述了基于涡流法的CFRP细观结构成像机制。然后介绍了用于扫描成像的高频涡流检测（HF-ECT）实验系统并确定了涡流探头的形式及其参数。最后利用涡流成像技术分别对单层板、正交层合板和四方向斜交层合板进行了检测,绘制了涡流检测（ECT）信号的三维伪彩图并得到了清晰的纤维纹路分布。通过引入滤波去噪技术和二维快速傅里叶变换（2D-FFT）对图像进行进一步处理,提高了图像分辨率并完成了不同方向上纤维纹路的分离,从而实现对层合板每单向层中缺陷的精确定位。

关键词：碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP);无损检测;涡流成像;纹路分析;二维快速傅里叶变换（2D-FFT）;