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摘要
为建立碳纤维复合材料自行车前叉的可靠性检测评价方法，采用声发射(Acoustic Emission,简称AE)方法研究了前叉在冲击-疲劳过程中损伤的萌生和扩展。采用落锤冲击模拟前叉在役过程产生的缺陷，采集循环加载疲劳实验过程中的AE撞击数、峰值振幅、持续时间等AE信号；通过AE线性定位图判断前叉内部损伤产生的位置，并利用AE频域波形快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,简称FFT)分析损伤特征。结果显示：落锤冲击载荷下，前叉会产生基体开裂、分层等微观损伤，且发生在前叉叉骨部位；疲劳实验中，前叉的损伤破坏经历了初始阶段、平稳扩展期和最终阶段，各阶段分别出现基体破坏、界面分层、纤维破坏等损伤模式，损伤演化呈渐进式增长；当AE峰值振幅和能量同时达到100dB和7.73×1010eu时，复合材料中的碳纤维有32.36%发生断裂而导致前叉彻底失效。研究结果表明，在CFRP复合材料的冲击-疲劳过程中，AE参数的响应和损伤的形成与发展有密切关系，AE信号特征规律能够被用来指导碳纤维自行车前叉的结构设计，也能对在役前叉部件的健康状态进行监测以便及时修复受损伤部位。
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