航空制件超声检测中的声场特性分析

 针对航空制件超声检测中影响缺陷定量准确性的声场问题进行了深入讨论, 研究了脉冲波声场的计算方法, 设计了相应的计算软件并绘制出实用换能器声轴线上的声压分布曲线, 分析了不同材料和厚度的采样回波对频谱的影响, 比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点。研究结果为提高超声检测中缺陷定量的准确性和科学性提供了依据。     

航空不锈钢薄板电磁超声SH导波检测定量分析方法

水平剪切（SH）波电磁超声换能器（EMAT）具有非接触、无需耦合剂、对表面油污涂层不敏感、单点激励大范围检测等优点,在航空不锈钢薄板快速导波检测中具有重要的技术优势。首先建立了含缺陷的不锈钢薄板SH导波传播有限元模型,分析了不同设计参数EMAT对应缺陷的距离-波幅曲线（DAC）,并对DAC进行实验验证。然后建立了不锈钢薄板中SH导波声场分析有限元模型,研究了周期性永磁体电磁超声换能器（PPM EMAT）中永磁体宽度、长度和对数对SH导波辐射声场特性的影响,得到了EMAT的轴线声压分布,并在此基础上获取了EMAT的最优设计参数组合。结果表明增大永磁体长度和对数都能提高EMAT轴线辐射声场强度,使EMAT在远距离检测具有较好的声压分布均匀性。当永磁体对数、长度、宽度分别为6对、25mm、7mm时,对应的EMAT具有较高的轴线辐射声场强度和较平稳的DAC,更适合对航空不锈钢薄板进行远距离快速导波检测。     

空气耦合超声探头声场及其对检测的影响

搭建空气耦合超声探头声场的指向性测量系统,考察4种型号的空气耦合超声探头声场的指向性。对预制分层缺陷的复合材料试样进行检测,分析了声场对检测结果的影响。结果表明,低频率、平探头的声场能量高,指向性较差,而高频率、聚焦探头声场能量低,指向性好,检测横向分辨率高。在保证穿透能力的前提下,应尽量选择后者。根据探头声场分布情况,合理调整检测距离,使被检材料位于探头的焦区内,也能够提高检测灵敏度。     

环形阵列超声换能器的全聚焦成像方法及其应用

在检测高衰减的大厚度构件时,相控阵超声声束在非聚焦区域的声能量损失严重,采用线阵或矩阵超声换能器的检测精度和最大检测深度常难以满足要求。首先,建立了合成声束三维声场分布模型,分析了不同阵列超声换能器的空间声场能量分布特点,发现环阵超声换能器在相同聚焦深度处的声场特性更好,同时具有阵元数量少、声束焦斑沿轴线中心完全对称等特点。然后,建立了一种采用环阵超声换能器的全聚焦方法（TFM,Total Focusing Method）,并基于试样群速度测量结果对各向异性材料中的聚焦算法进行了优化。在这种方法中将所采集到的全矩阵数据沿换能器中心轴线进行重建,可实现沿深度方向的逐点无穷聚焦。最后,利用所研制的阵列超声C扫描自动检测系统对预埋有缺陷的3D打印钛合金试样进行了对比检测实验,结果表明采用全聚焦成像算法的环阵超声换能器能实现55 mm试样内部直径0.8 mm、深度5.0 mm平底孔和横孔缺陷的精确检测,相对于常规的动态聚焦算法有更高的检测信噪比和定量精度。     

碳纤维-铝多层结构胶接质量的超声检测

采用宽带窄脉冲超声换能器对树脂基碳纤维与铝板胶接质量进行检测,通过对采集的回波信号幅值、声时以及相位等因素的分析,找出回波信号与胶接缺陷形态的对应关系,提出针对树脂基碳纤维与铝多层结构胶接结构的超声检测方法。本文还通过对试块上预埋缺陷的检测确定了该检测方法的准确性,并运用红外热成像检测技术对检测结果的可靠性予以验证。     

激光超声技术在复合材料检测中的应用

激光超声检测技术采用脉冲激光照射的手段激励结构中的Lamb波,可以实现远距离、非接触式的Lamb波传播波场数据测量。针对复合材料在航空领域应用中所面临的安全和可靠性能评估问题,南京航空航天大学开展了基于激光超声技术的复合材料检测研究。采用信号处理方法提取了Lamb波传播特征参数,进行了复合材料的损伤成像、刚度参数识别和疲劳特性评估,取得了理论和试验验证上的进展,为航空领域的复合材料无损检测技术提供了新方法。     

激光超声技术在无损检测中的应用

激光超声检测技术作为一种新兴的无损检测方法,以其非接触、点式检测及对复杂形状试件检测效率高等显著优势,逐渐进入了人们的视线。介绍激光超声技术的原理及优点,制作带预置缺陷的复合材料层压板试件,使用激光超声检测系统,分别采用穿透法和脉冲反射法两种手段对含有预置缺陷的复合材料层压板进行验证性检测,均能检出2mm的预置缺陷。通过与采用压电探头的传统超声检测系统的检测结果对比,表明激光超声检测系统可以达到和传统超声检测系统一致的检出率。     

旋翼BVI噪声的理论模拟与分析

ＢＶＩ噪声是旋翼产生的一种非常强烈的脉冲式噪声,本文应用理论模拟的方法分析了ＢＶＩ噪声的规律。对叶片表面非定常力的计算采用了有限翼展叶片对倾斜正弦式阵风的响应函数,声场计算应用了基于Ｌｉｇｈｔｈｉｌｌ声类比理论的频域方法。应用本文方法计算的ＢＶＩ噪声声压信号与实验结果比较吻合较好。     

超声显微检测系统在涂层检测中的应用研究

主要介绍了超声显微检测系统的组成及原理，采用超声显微检测系统对特种涂层的内部质量进行了超声检测的应用研究。结果表明：该系统能检测出涂层内部的裂纹、气孔、涂层与基体脱粘等缺陷。采用超声瑞利波声透镜，可有效检测出涂层表面及亚表面的缺陷。检测过程中实时显示被测样品的A、B、C三种扫描图像，缺陷检测结果直观。     

曲面构件水浸超声检测缺陷定量研究

受曲界面影响,超声波在曲面构件中传播时声束聚焦、散射特性增强,声能量出现汇聚与分散现象,造成缺陷定量困难。针对试块对比法等传统手段检测成本高及适应性较弱的问题,研究了基于超声测量模型的曲面构件缺陷定量方法。以脉冲激励方式下的超声波多元高斯声束模型和缺陷散射模型为基础,建立了曲面构件水浸超声测量模型,并对凸、凹两种曲面试块内的缺陷回波进行了模型有效性验证。以平底孔缺陷为例,基于该模型建立了曲面构件缺陷定量表征曲线,通过仿真研究了声束在曲面构件中的聚焦和散射特性,分析了相对缺陷波高随曲率半径、缺陷深度和缺陷尺寸的变化规律,并通过预测相对缺陷波高进行缺陷定量。以钢制曲面试块水浸超声检测为例进行了缺陷定量应用实验,模型预测与实验结果比较,相对缺陷波高预测误差小于1.2dB,缺陷大小定量误差不大于8.7%,表明这种方法可行,为曲面构件水浸超声检测时的缺陷定量提供了一种简便有效的途径。     

T-S波与边界层尾缘相互作用的数值研究

现代喷气式飞机的主要噪声源之一是在机翼的尾缘及喷流发动机的出口处，即流体流过尾缘时产生的强烈脉动，目前这类脉动产生噪声的机理尚不清楚。用直接数值模拟的方法，研究了二维亚音速情况下，上下来流相同的流体流过无限薄平板时。平板单边的T-S波和尾缘及尾迹流相互作用产生声场的可能性。结果表明，尾迹流中的Lighthill应力张量能在远场产生声场。此时声源不是点，而是一个区域，该声场的波动特征主要依赖于定常尾迹流的速度分布产生的不稳定扰动。     

运七飞机舱内噪声主动控制实验研究

进行了主动噪声控制技术在运七飞机上的应用研究。在大量前期实验和算法分析的基础上,以实验方法进行了源声场及次级声场性能的分析;系统稳定性分析;分析了频率漂移对系统的影响,及收敛因子与系统的优化。最后进行了飞行状态下的噪声控制实验。结果表明本方法是可行的。     

空中声源水下声场的简正波建模方法

空水界面声信号传播特性是水下检测空中声源首先要研究的问题,文中讨论了空中声源在水下产生声场的简正波模型,仿真分析了空中声源的水下声场,比较了简正波方法与射线方法、快速场方法对空中声源在水下产生的声场传播损失。结论表明简正波方法适用于远场传播损失。     

STUDY OF WING SHIELDING EFFECT OF PROPELLER AIRCRAFT

Some crude models to investigate the wingshield effect on the fuselage of prop- fan aircraftwere published previously[1～ 3] .A semi- infiniteplane model[1,2 ] and a barrier shielding model[3]were used to simulate the wing shielding effects,by which the numerical calculation and the ex-periment results in wind tunnel discovered thatthe shielding effect depends on the relative posi-tion and prop- fan rotation direction.In this pa-per,a model and a program to calculate theblocked pressure of the…     

声级计抗电磁场辐射干扰试验研究

介绍了射频电磁场对声级计进行电磁辐射干扰的详细情况以及利用工频磁场测试装置进行声级计抗工频磁场干扰的研究设计     

负跃层对主动声纳探测距离影响仿真研究

简要分析了声波穿过负跃层时的传播特性,结合潜艇利用跃变层规避主动声纳探测的战术背景,对负跃层影响主动声纳的探测距离进行了研究。建立了主动声纳搜潜的数学模型,利用平滑平均声场理论估算了存在负跃层时的声传播损失,分析了负跃层深度、厚度以及声速跃变差对主动声纳探测距离的影响,并进行了仿真。结果表明,负跃层对主动声纳的探测距离有明显影响。     

无损检测模糊理论及其应用

断裂力学在工程中的应用,首先必须准确知道结构材料中的缺陷尺寸,但是由于无损检测的模糊不确定性导致检测出的缺陷尺寸(检测尺寸)与缺陷真实尺寸之间存在较大误差。本文对此进行了研究,建立了无损检测模糊理论,提出了缺陷尺寸与其检测尺寸之间的数学关系式,得到了在指定检测尺寸下的缺陷真实尺寸分布规律,给出了缺陷尺寸模糊分布、模糊区间估计和超标缺陷的隶属度,从而成功地解决了无损检测对材料缺陷进行有效的定量分析这一难题。基于该无损检测模糊理论,还将形成更加切合工程实际的模糊寿命预测、模糊断裂准则、模糊损伤容限设计、压力容器的模糊评定等一系列新的理论和方法。      

航空声学风洞3/4开口试验平台地板对远场噪声测量的影响

利用Kirchhoff-Helmholtz声学理论建立了地板声波反射问题的时域理论模型,推导了地板面上反射波的幅值函数和延迟时间的表达式,并引入了恰当的数值方法对反射声场进行求解,理论方法的正确性得到了实验结果的验证。以典型的高斯调制正弦波脉冲和连续正弦波为例,用建立的理论方法对噪声信号的传播过程和平台地板对远场噪声测量的影响进行了数值模拟研究,结果表明：地板的存在将使得远场接收到的噪声信号中出现直达波和反射波,反射波包含了中心波和边缘波。在低频段,地板宽度增加,远场噪声声压级增大;在高频段,地板宽度增加对远场总噪声级影响不明显。对于高速列车（HST）模型,车底位置的声源比车顶位置的声源在高频段受到地板反射的影响更大。     

Determination of a soundproofing capacity of the model aircraft fuselage compartment

The results of experimental laboratory studies of an acoustic field inside the stiffened shell are presented; the shell simulates an aircraft fuselage compartment under its excitation by a diffusion sound field. The soundproofing capacity of the model compartment under diffusion excitation is experimentally evaluated.