復(fù)合材料R角部位缺陷檢測(cè)技術(shù)與超聲C掃描檢測(cè)工藝技術(shù)研究.pdf

1、復(fù)合材料以較好的比剛度、比強(qiáng)度、抗疲勞性能、材料可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，越來越廣泛地應(yīng)用到飛機(jī)構(gòu)件中。復(fù)合材料因其組份的多樣性，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，以及制造過程中工藝的不穩(wěn)定性，決定了不論是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造階段，還是在材料的工藝研究階段和服役使用階段，極易產(chǎn)生缺陷或者損傷，另外，復(fù)合材料在服役過程中也會(huì)由于應(yīng)力及環(huán)境的影響導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件內(nèi)部受到不同程度的損傷。因此，對(duì)于復(fù)合材料檢測(cè)成為一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。
　　 對(duì)于復(fù)合材料的無損檢測(cè)技術(shù)較多，但是

2、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，至今沒有一種能夠有效地用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、組分多變、缺陷種類繁多的復(fù)合材料檢測(cè)技術(shù)。普遍認(rèn)為，復(fù)合材料內(nèi)部存在脫粘、空洞，微裂紋等缺陷，聲學(xué)檢測(cè)是一種行之有效的方法。針對(duì)超聲檢測(cè)而言，復(fù)合材料內(nèi)部缺陷與被檢測(cè)物理信息存在相應(yīng)的數(shù)學(xué)關(guān)系，這也是大部分復(fù)合材料構(gòu)件采用超聲檢測(cè)進(jìn)行缺陷評(píng)定的主要原因所在。大量的文獻(xiàn)也表明，超聲檢測(cè)技術(shù)尤其是超聲C掃描檢測(cè)技術(shù)能有效地檢測(cè)出復(fù)合材料中的分層、裂紋、縮孔等大部分危害性缺陷，是目前用于

3、復(fù)合材料無損檢測(cè)的最有效、最廣泛的檢測(cè)技術(shù)之一。
　　 本文以碳纖維/樹脂復(fù)合材料(25％碳纖維含量)及有機(jī)玻璃作為被檢材質(zhì)制作了適用于超聲C掃描法工藝參數(shù)測(cè)試的檢測(cè)試樣，研究了被檢工件的厚度對(duì)接收超聲波能量的影響和探頭對(duì)檢測(cè)靈敏度的影響，開展了優(yōu)化水柱流速和探頭掃查參數(shù)優(yōu)化的測(cè)試，獲得了復(fù)合材料超聲C掃描檢測(cè)的最佳工藝參數(shù)。
　　 本文針對(duì)航空航天飛行器中日益使用頻繁的R角類復(fù)合材料構(gòu)件，研究R角部位的超聲檢測(cè)技術(shù)，開

4、展了水浸大聲束探頭穿透法、水浸簡體內(nèi)側(cè)斜入法、水浸簡體外側(cè)入射法、簡體外側(cè)筆尖式探頭接觸法和超聲相控陣檢測(cè)試驗(yàn)研究，研究了各種檢測(cè)方法的可行性和適用范圍。
　　 針對(duì)非曲面大型平板類結(jié)構(gòu)件，為了提高檢測(cè)效率，加大檢測(cè)的準(zhǔn)確性，在本課題研究過程中，試制了MULT-21超聲C掃描設(shè)備，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，硬件包括機(jī)械掃查裝置、信號(hào)激發(fā)和調(diào)理裝置，軟件系統(tǒng)包括包括自動(dòng)控制、信號(hào)采集及圖像處理、報(bào)告輸出等功能，可記錄保存檢測(cè)結(jié)