航空复材构件R区相控阵超声检测研究进展

航空碳钎维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)构件通常具有几何形状复杂的R区结构,提高该区域缺陷检测质量对于保证航空构件的承载性能至关重要。本文结合声学建模及声传播规律仿真分析,确认了CFRP构件R区同时存在叠层、曲面及弹性各向异性3方面特点,导致超声波垂直入射难、声传播路径扭折、结构噪声强和声耦合效果差等问题。基于相控阵超声检测(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)技术,针对R区尤其是变厚度、变曲率和变角度情况下缺陷检测难题,重点综述了换能器研发、基于信号后处理的超声成像、固体柔性耦合介质及辅助工装研发等方面的研究进展,分析了当前研究存在的主要问题及未来发展方向。     

复合材料超声检测复合缺陷多层成像实验分析

传统的超声B扫描和C扫描检测,并不能完全地展现复合材料复合缺陷的全貌,具有一定的局限性。本文通过实验的方法,对人工预制缺陷试样进行了水浸超声C扫描成像检测。在超声C扫描底波幅值成像原理的基础上,通过一次扫描,获取不同层深位置的超声反射信号进行切片C扫描成像,利用不同层深位置的切片C扫描图像观察材料内部的缺陷。实验结果表明,利用超声A、B、C扫描成像与切片C扫描成像相结合的方法对复合材料中的复合缺陷进行多角度成像,能够对复合材料内部的复合缺陷进行全方位的清晰显示。     

复合材料修理结构的缺陷特征与超声信号

研究了热补仪修理复合材料层压板结构的缺陷特征。金相显微分析结果表明,当修补层数为2层时,样品没有任何缺陷产生;当修补层数增加到4层时,修补层内出现气孔缺陷;当修补层数增加到6层时,除了修补层内出现大量气孔缺陷以外,胶膜层也出现气孔,导致弱粘接/脱粘缺陷的产生。超声检测的结果与金相显微分析一致,很好地再现了上述缺陷。     

复合材料超声无损检测技术的应用

为了适应先进复合材料迅猛发展，在不损害复合材料制使用性能的前提下检测其质量已成为复合材料能否得到广泛应用的关键，复合材料超声无损检测是最有效的方法之一。     

复合材料孔隙超声反射法和穿透法检测对比分析

采用超声反射法和超声穿透法对碳纤维增强树脂基复合材料层压板进行孔隙缺陷检测与孔隙率数值评估。通过工艺偏离的方法制备不同孔隙级差的检测试样,采用超声反射法与超声穿透法对该批试样进行检测,得到不同级差孔隙缺陷对应的超声检测波形和成像检测结果,并基于声波衰减幅度对孔隙率进行量化评估。结果表明:孔隙率在0.0%~3.0%之间时,两种超声检测方法的评估结果相吻合,超声反射法对微米级孔隙缺陷或低孔隙级差具备更高的检测灵敏度;超声穿透法对高孔隙率级差或大厚度或高衰减材料的复合材料制件提供更高的超声穿透能力。     

碳/ 环氧复合材料管形件超声底板反射检测法

新型运载火箭的推力支架使用碳/环氧复合材料管形件组装而成。针对该类管形件的成型工艺及特征,文章在对比了多种常用的超声检测方法的基础上,提出了复合材料管形件内部质量的底板反射检测方法。文中运用了超声C扫描系统,采用底板反射法对设计的人工缺陷及实际产品进行检测。结果表明,所采用的检测方法能够准确地检测出人工缺陷,并且可以有效地实现产品内部缺陷的检测。     

一种基于喷水耦合的复合材料结构超声反射法自动扫描成像检测系统

介绍了一种基于超声反射法的立式复合材料结构三维自动扫描成像检测系统,对系统的工作原理、构成以及各分系统实现方法进行了详细介绍.     

先进无损检测技术在复合材料缺陷检测中的应用

针对飞机复合材料构件全生命周期无损检测问题,介绍喷水超声C扫描技术、相控阵超声技术、空气耦合超声技术、激光超声技术和红外热成像技术在复合材料检测中的最新应用.研制大型喷水超声C扫描系统和新型超声、红外检测系统并开展试验研究,采用喷水超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料构件的C扫描检测;采用相控阵超声检测方法,实现了碳纤维复合材料R角检测;采用空气耦合超声方法,实现了蜂窝夹芯复合材料检测和PMMA板的导波检测;采用激光超声方法,实现了碳纤维复合材料分层检测;采用红外热成像方法,实现了蜂窝夹芯复合材料结构检测.研究表明,提出的超声、红外检测技术可以用于飞机复合材料构件全生命周期的大型结构检测、复杂结构检测、非接触检测、高精度检测和外场快速检测.     

复合材料粘接结构超声声谐振检测技术

分析了超声声谐振检测技术原理,采用该技术对编织石英/酚醛树脂复合材料粘接结构进行了检测技术研究.结果表明:采用所建立的超声声谐振检测装置,对于厚度为7和9 mm编织石英/酚醛树脂复合材料粘接结构可分别实现Ф10和Ф15 mm以上的脱粘缺陷检测.     

各向同性热解炭材料中的缺陷分析和超声检测技术

利用偏光金相显微镜和超声探伤仪对高性能机械密封用块体各向同性热解炭材料中的缺陷进行表征和无损检测.偏光显微观察发现,各向同性热解炭材料中的主要缺陷主要包括三种:各向异性夹杂、裂纹和各向同性夹杂.超声实验研究表明,利用脉冲反射法超声波检测技术可有效检出各向同性热解炭制件中存在的上述缺陷.目前该技术已成功地用于各向同性热解...     

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。     

管道焊缝超声P扫描成像检测技术

介绍采用便携式自动扫查系统的超声P扫描成像检测技术,通过三视投影成像对缺陷进行定性定量综合分析诊断.检测结果表明,采用P扫描成像方法可以准确判断焊缝中缺陷的位置、大小、分布、取向等特征.     

超声波辐照对聚合物及其复合材料性能的影响

综述了超声辐照对聚合物及其复合材料在超细添加材料分散、力学性能、理化性能以及组织结构等方面的影响规律及其相应的作用机理,提出了超声波辐照工艺与其他工艺复合等的发展趋势和应用前景。     

复合材料格栅结构稳定性与优化分析

阐述了复合材料格栅结构稳定性及优化分析方法研究概况。指出在格栅结构初级设计阶段可利用拟膜分析法对等效的格栅平板、圆筒及锥筒进行整体屈曲计算即可,而对于复杂构型格栅结构,由于不对称性及拉-压-扭耦合效应存在很难获得解析解,需借助有限法对结构进行非线性求解而求得其真实力学响应,同时还介绍了其他算法,如遗传算法。最后介绍了复合材料格栅结构破坏机理的一些试验方法。     

纤维缠绕复合材料结构可靠性评估方法及其应用

为了更加科学有效地评估纤维缠绕复合材料结构的可靠性,根据复合材料渐进失效特点,应用结构系统可靠性理论和方法,将复合材料视为连续体的结构系统,基于复合材料有限元模型对"单元"和"系统"进行了定义,构建了概率渐进失效分析的基本流程,提出了主要失效序列和结构整体的失效概率的精确解算式和近似计算方法.为解决复杂结构系统主要失效...     

自动铺带超声切割技术研究

在分析自动铺带切割技术的基础上,指出了自动铺带超声切割技术的优势;基于自动铺带工况分析,对超声切割系统的性能进行了实验研究,尤其是对其稳定性进行了分析研究;通过超声切割系统可靠性实验,获得了满足自动铺带极限工况需求的超声切割系统控制方案.