CT 掃描數(shù)據(jù)分析和可視化應(yīng)用
高級(jí) CT 掃描分析可以深入了解在檢查新型復(fù)合材料和混合材料行為或執(zhí)行質(zhì)量和認(rèn)證測(cè)試時(shí)面臨的挑戰(zhàn)。
使用新型 SMC 材料進(jìn)行原位測(cè)試的應(yīng)變場(chǎng)。產(chǎn)生的裂紋清晰可見，可與微結(jié)構(gòu)表征相關(guān)，該表征可使用相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行。所有結(jié)果都可以映射在FE網(wǎng)格上，以便輕松驗(yàn)證FE模擬的應(yīng)變場(chǎng)。
混合復(fù)合材料是大學(xué)和工業(yè)研發(fā)領(lǐng)域的研究課題。雖然它們的定義在＊終鋪墊結(jié)構(gòu)方面可能是傳統(tǒng)的，但它們可以由無機(jī)納米/微材料和顆粒物以及亞麻、大麻和棉纖維等有機(jī)物質(zhì)組成。當(dāng)新材料組合呈現(xiàn)新的機(jī)械性能時(shí)，在研發(fā)應(yīng)用中檢查其損傷行為是有意義的。
通常用于做到這一點(diǎn)的技術(shù)是就地 CT 測(cè)試，其中材料樣品或整個(gè)組件在 CT 掃描儀的加載階段被拉緊。在這里，材料可以同時(shí)裝載和掃描，結(jié)果數(shù)據(jù)用于評(píng)估局部位移和應(yīng)變張量，以及任何產(chǎn)生的裂紋 - 全部在 3D 中（圖 1）。但是，不一定需要從材料樣品的原位數(shù)據(jù)集中發(fā)現(xiàn)裂紋- 也可以比較不同狀態(tài)的組件的 CT 掃描，例如現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試之前和之后。
對(duì)鋁基質(zhì)中由金屬玻璃制成的復(fù)合材料進(jìn)行片狀分析。該部件是利用氣體壓力滲透生產(chǎn)的。結(jié)構(gòu)的顏色指示每個(gè)點(diǎn)的方向，可用于生成有關(guān)方向分布的統(tǒng)計(jì)信息。
在研究所中，無論是制造過程結(jié)果還是現(xiàn)場(chǎng)性能，在內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的行為都不太了解的研究所中，總會(huì)有新的復(fù)合實(shí)驗(yàn)。例如，考慮金屬玻璃的氣體壓力滲入鋁（圖 2）。通過這個(gè)過程生產(chǎn)這種材料仍然是新的，需要科學(xué)家獲得更多關(guān)于增強(qiáng)分布和方向的信息。
高級(jí) CT 掃描分析可以通過在原型和測(cè)試后階段提供數(shù)據(jù)，從而深入了解這些挑戰(zhàn)。現(xiàn)在有許多軟件解決方案使用戶能夠在所有生命周期階段對(duì)材料的纖維/樹脂結(jié)構(gòu)進(jìn)行窺視。以下是此評(píng)估可能產(chǎn)生的典型分析功能：
計(jì)算局部光纖方向并生成統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如方向張子，或局部或全局的直方圖，以及線性過材料厚度。
以顏色代碼或 3D 中顯示局部光纖方向或矢量或張數(shù)。
在矩陣或鋼筋中檢測(cè)材料內(nèi)的孔隙度。
確定各種復(fù)合材料的增強(qiáng)階段的局部體積分?jǐn)?shù)。
測(cè)量每個(gè)細(xì)胞的細(xì)胞大小和泡沫的伸長(zhǎng)，或使用相同的分析來量化高填充的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料或粉末。
通過比較在原位測(cè)試期間進(jìn)行的多次 CT 掃描，計(jì)算具有數(shù)字體積相關(guān)性的位移和應(yīng)變場(chǎng)。
比較多個(gè)負(fù)載狀態(tài)的原位數(shù)據(jù)集，以進(jìn)行可靠的裂紋檢測(cè)。
從任何 FE 軟件導(dǎo)入 FE 網(wǎng)格，以映射直接在網(wǎng)格上進(jìn)行原位測(cè)試測(cè)量的微觀結(jié)構(gòu)信息或菌株。
工業(yè)應(yīng)用
復(fù)合材料的制造成本正在逐步下降，而生產(chǎn)效率也在提高。CT 為改善各種行業(yè)的質(zhì)量保證提供了一種類似的手段。
沒有比航空航天更安全的行業(yè)了，航空業(yè)通常采用纖維復(fù)合材料分析 （FCMA） 來確保質(zhì)量和認(rèn)證。當(dāng)裝載方向確定時(shí)，其許多應(yīng)用都使用單向 （UD） 增強(qiáng)材料。一個(gè)很好的例子是直升機(jī)轉(zhuǎn)子葉片。檢測(cè)這些葉片中所需光纖方向和實(shí)際光纖方向之間的偏差至關(guān)重要，因?yàn)楣饫w只能支持一個(gè)方向上的負(fù)載。
CT 掃描分析軟件揭示了由輕質(zhì)纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料 （FRP） 制成的直升機(jī)轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的光纖方向。VGSTUDIO MAX 的纖維復(fù)合材料分析模塊可處理光纖材料的小型和大型體積數(shù)據(jù)集。在小尺寸材料樣品中，軟件可以顯示單個(gè)纖維。在大型卷數(shù)據(jù)集中，可以分析和可視化較大的結(jié)構(gòu)（如織物或巡回圖）
直升機(jī)葉片生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是由訓(xùn)練有素的個(gè)人手工工作。此類安全關(guān)鍵產(chǎn)品的每個(gè)部件都經(jīng)過檢查，以檢查纖維沉積中的缺陷，如毛孔、層壓或瓦維。如前所述，刀片應(yīng)力＊好在纖維的縱向方向進(jìn)行。這就是高級(jí)軟件提供的詳細(xì)方向分析發(fā)揮作用的地方。基于 CT 的分析可以暴露光纖方向的偏差，這些偏差可能因刀片而異，從而讓工程師輕松查看結(jié)果。在工業(yè)CT出現(xiàn)之前，檢查轉(zhuǎn)子葉片的唯一方法就是摧毀它們。這種做法消耗了大量樣本，這是一種成本高昂的做法。
