先进复合材料超声无损检测新技术的应用

 针对航空航天高端装备制造与服役过程中复合材料部件的复杂型面检测、非接触检测、快速检测、现场检测等问题,依托自主研制的新型超声检测系统开展实验研究,基于相控阵超声技术实现碳纤维增强树脂基复合材料L型构件R区孔隙、分层缺陷检测;基于空气耦合超声技术实现蜂窝夹芯复合材料脱黏缺陷检测;基于激光超声技术实现碳纤维树脂基复合材料孔隙、紧固孔分层检测及耐高温复合材料分层缺陷检测。分析了各项技术的关键问题、应用范围和发展方向。研究结果表明,应用超声无损检测新技术可以实现复合材料部件的复杂型面检测、非接触检测和快速检测,并且可以现场应用。     

无损检测发展新趋势

本文介绍了目前无损检测领域中射线、超声、磁粉、渗透、涡流等常用技术，以及迅速发展并受人们普遍关注的超声相控阵、激光、红外、微波、磁记忆等检测新技术，并对无损检测技术未来的发展方向进行了探讨。     

民用航空器复合材料的无损检测技术

随着复合材料在现代飞机的广泛应用,如何对在役飞机的复合材料进行无损检测成为一个关乎飞行安全的重要问题,本文简要介绍了航空复合材料的结构类型、主要缺陷和几种适用于外场操作的无损检测方法并浅析了工作原理。     

碳纤维混凝土复合材料缺陷的红外热像检测

利用碳纤维混凝土的良好导电性,首先通过对存在缺陷的复合材料——碳纤维混凝土试件施加较低的电压,使其产生焦耳热效应,在表面产生温差,再利用红外热像方法对其缺陷进行了无损检测,并根据数据进行了理论分析。实验结果表明:对电阻不同、裂纹缺陷深度相同的材料,小电阻材料所得的红外热像明显,温差大于大电阻材料且变化趋势比大电阻的明显;对电阻相同的大电阻材料,裂纹深度对温差有影响,但变化趋势不如电阻对温差的影响明显。实验结果为进一步研究红外检测复合材料缺陷提供了理论与实验依据。     

飞机结构强度试验中碳纤维增强树脂基复合材料无损检测技术

新型飞机大量使用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为结构用材,为确定CFRP结构强度试验后的最终损伤状态,必须制定相应的无损检测方案与损伤评定方法。针对强度试验后CFRP工件表面粘接物对检测效率的影响、变厚度弧形CFRP结构原位检测损伤识别以及CFRP结构冲击损伤定量基准波选取等关键技术,结合强度试验中无损检测的特点,采用现场检测典型信号分析的方法,提出了CFRP结构强度试验中的无损检测方案和损伤评定方法,最后通过实验验证了检测方案和评定方法的有效性。     

复合材料无损检测中的射线检测应用

随着我国科学技术不断发展,越来愈多的射线检测技术在复合材料无损检测中应用。本文就在复合材料无损检测中经常运用到的射线检测技术,同时细致的探讨了计算机轴向断层扫描、射线实时检测以及胶片射线照相等方面的成像技术,为复合材料在进行无损检测的工作时获得更加有效的检测技术奠定基础。     

直线扫描CT检测碳纤维复合芯导线缺陷研究

碳纤维复合芯导线作为常见的增容导线之一,在架空输电线路中应用广泛.由于碳纤维复合芯导线芯棒在施工过程中易受损伤,并诱发导线断股和断线等故障,亟需研究在役碳纤维复合芯导线的无损检测技术.由于传统的X射线检测方法尚无法检测多股铝线和有机复合材料芯棒绞合结构条件下芯棒的损伤,文中提出了一种利用直线扫描CT检测在役碳纤维复合芯导线的方法.此方法采用射线源—探测器围绕固定检测对象作相对平行直线运动的扫描方式,具有结构简单、便于安装等优点.设计了一段以及两段直线扫描CT模型,搭建了原理实验平台,在实验室条件下对断裂、劈裂和裂痕3种常见芯棒缺陷进行了小批量检测实验.结果表明,一段直线扫描CT可快速检测较大的芯棒缺陷,两段直线扫描CT可检测微小的芯棒缺陷.相比于传统的X射线透射成像检测,直线扫描CT成像为在役架空导线内部缺陷检测提供了新思路和参考.     

冲击电流作用下碳纤维复合材料的导电特性

针对碳纤维复合材料(CFRP)在航空航天领域应用时的雷电损伤机理以及无损检测的问题,建立了CFRP非破坏性冲击动态伏安特性测试平台,对碳纤维复合材料的动态伏安特性的测量方法进行了研究。通过对流经CFRP上动态电流以及两端动态电压的测试,研究CFRP在非破坏脉冲电流作用下的动态伏安特性。研究发现:冲击电流的幅值、波形以及测量电极均会对CFRP的动态伏安特性产生比较明显的影响。随着冲击电流幅值的增加,CFRP的动态伏安特性曲线在电流上升阶段出现明显的向上偏移;在电流下降阶段,其所对应的动态伏安特性曲线会向下偏移直至趋于重合。当施加在CFRP上的冲击电流的持续时间变长时,明显看出CFRP的动态伏安特性上升阶段和下降阶段所包围的区域逐渐减小。当测量电极尺寸增加时,流过CFRP上的动态电流幅值增大了15%,其动态伏安特性曲线会逐渐向下移动,且随着冲击电流幅值增加,不同测量电极所对应的伏安特性曲线逐渐接近。研究结果为碳纤维复合材料在雷电直接作用时其导电行为以及损坏机理的研究提供了一定的实验基础与理论依据,为碳纤维复合材料的无损检测提供了新的实验思路。     

非接触超声红外热像技术在裂纹检测中的应用

非接触超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,可在无接触条件下实现对材料的检测。介绍了非接触超声红外热像技术的基本原理和特点,并利用非接触超声红外热像技术对一个碳纤维复合材料T形接头和预埋有裂纹缺陷的有机玻璃进行检测,检测出了表面和亚表面裂纹和材料棱角处冲击损伤导致的缺陷,该技术具有一定的检测能力。     

桥梁的无损检测及碳纤维布加固应用

为了研究碳纤维布的加固效果,以郑州市熊耳河桥为例,先对该桥进行无损检测,评估其损坏程度,然后采用碳纤维加固的方法对该桥进行了加固,加固完成后做了静载试验,试验结果表明加固效果良好。     

超声相控阵检测CFRP缺陷识别方法

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其特殊的性能广泛应用在不同领域,然而缺陷的存在严重影响材料的性能,造成重大的经济损失,甚至存在安全隐患,因此,碳纤维复合材料的无损检测与缺陷识别已成为该领域的研究热点之一.利用超声相控阵系统检测CFRP中3种常见缺陷——分层、夹杂和脱粘,得到原始A扫信号,运用小波包变换理论,提取样本特征值,建立并训练BP神经网络,对3种缺陷进行识别,识别率达到95.7%.结果表明:利用超声相控阵技术可以提高缺陷检测效率,对缺陷有良好的成像效果;小波包与BP神经网络的结合,对CFRP中的不同缺陷有较高的识别率.     

高次模碳纤维微波加热装置的设计与实验

为了使T300碳纤维达到微波石墨化的反应温度,需要对其进行微波加热实验。设计了一种基于TM_(110)高次横磁波模式的碳纤维微波加热装置,该装置是一种圆柱形谐振腔,腔体两侧分别存在一个轴向电场最大值区域,理论上可以同时加热多束碳纤维。为了保证碳纤维的加热效率,在设计时需要同时兼顾腔体的谐振频率和阻抗匹配特性。使用仿真软件优化了耦合点的具体位置,并对优化后的圆柱形谐振腔进行了多物理场的耦合仿真。仿真结果表明:出口处碳纤维的表面温度最高,且靠近耦合点的左侧碳纤维温度高于右侧。实验结果与仿真结果较为吻合,验证了碳纤维微波加热的可行性和装置的有效性。     

碳纤维微波器件一体化成型工艺研究

微波器件中的波导类、喇叭类产品由于其严格的电气性能要求和复杂的腔体结构一般采用铝合金或铜合金钎焊、机加工成型,工艺复杂、结构重量大、焊接强度低、材料热胀系数大等缺点。而碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于具有高比强度、低热膨系数、高热稳定性、可一体化成型等优点,根据微波器件轻量化的实际需求,进行了碳纤维微波器件成型工艺的研究,掌握碳纤维微波器件结构设计及结构优化方法,为产品的应用提供参考。     

用测量模态阻尼和振型的方法对复合材料薄平板进行无损质量检测

复合材料薄平板经热压制成后,都需要进行质量检测。本文探索用测量模态阻尼和振型的方法,对复合材料薄平板的制作质量进行无损检测,作为对其它昂贵的无损检测方法的补充。略述用振动方法进行无损检测的原理,测量薄平板阻尼的方法以及提高测量精度的措施。还讨论在测量薄平板阻尼时可能遇到的一些特殊问题(如非线性刚度、拍、模态密集等问题);以云母基复合材料薄平板作为例子,从测量其阻尼和振型的结果,对这种板的制作质量进行讨论。     

浅谈红外热成像技术在航空无损检测中的应用

1．红外热成像技术的概念 随着复合材料越来越多地应川于航空领域，业界需要一种能够大量、快速、随时随地都可用的无损检测技术。许多检测部需要对这些材料在各种载荷下的变化状况进行确定。红外热成像在这些方面具有独有的优势.     

论起重机制造过程中的无损检测

无损检测作为一种电磁检测技术,在现代工业许多领域中为保证产品质量与性能、稳定生产工艺扮演着重要角色。本文介绍了五种常规检测方法,并且着重对其中两种检测方法进行了对比。     

三角形截面碳纤维在复合材料中的分布规律

 三角形截面碳纤维在复合材料内部的排布结构像微波暗室一样,能够对入射的电磁波进行多次反射,从而衰减电磁波,使三角形截面碳纤维复合材料具有吸波性能,因此,研究三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律对研究其吸波机理非常重要.采用实验和模拟的方法对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律进行了分析.首先,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了多组三角形截面碳纤维复合材料试样的截面微观形貌,分析了三角形碳纤维在复合材料中的排布角度及均匀性;其次,为进一步研究三角形截面碳纤维复合材料的吸波机理,根据蒙特卡洛原理,通过Matlab软件对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布情况进行了模拟.实验及数值模拟结果吻合较好,均表明三角形截面碳纤维在复合材料中的排布是以各种排布角度随机排布的,而三角形碳纤维分布是比较均匀的,没有明显的密布区域和稀疏区域,该模拟方法可以用于模拟不同含量的三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律.     

超声无损检测——先进复合材料检测的新技术

 近年来,航空制造技术快速发展,先进复合材料广泛应用于现代航空飞行器的设计与制造,已经成为主要材料类型之一。在复合材料零部件的制造和使用过程中,超声检测技术是检测部件缺陷损伤并评定其安全性能的关键技术。目前,为满足大承载和高性能新机种的零部件制造需要,复合材料技术快速发展,新材料、新结构、新工艺不断出现,常规超声检测技术已经难以满足复合材料的检测要求。例如,已广泛使用的超声检测技术,难以检测型面或结构复杂的部件;部分复合材料不宜使用超声耦合剂,难以对大型飞机结构进行自动、快速检测及现场检测。因此,需要发展新的技术以满足新型飞机复合材料结构的检测要求。复杂型面检测、非接触检测、快速检测和现场检测是先进无损检测技术的发展方向。     

CFRP复杂型面构件的孔隙率超声检测方法

针对碳纤维复合材料(CFRP)复杂型面构件给出一种孔隙率超声自动检测方法;首先对已知孔隙率的CFRP试块进行超声测量,利用相位展开法求得不同孔隙率条件下的相速度,通过相速度与孔隙率之间的内在联系建立CFRP超声检测模型.针对CFRP复杂型面构件先利用超声测距原理采集其表面的坐标信息,根据曲面反求获得其CAD模型,检测路径规划生成探头运动点位;基于多自由度机械手的喷水耦合超声透射法采集超声信号,结合己建立相速度模型计算CFRP复杂型面构件的孔隙率.为验证本文方法的有效性,通过对已测CFRP复杂型面构件进行试片剖切和抛光,利用显微照相法检测其孔隙率.实验结果表明:2种方法的检测结果吻合良好.     

小波分析在无损检测中的应用

探讨了小波分析方法在桩基础反射波检测、岩石超声波检测和复合材料损伤检测等三个方面应用的现状,并对小波分析在无损检测中的应用前景进行了展望.