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    低頻超聲復(fù)合材料檢測技術(shù)

    發(fā)布時(shí)間: 2018-08-17  作者:上海洪富儀器儀表有限公司 來源:上海洪富儀器儀表有限公司  點(diǎn)擊次數(shù): 次

    1.背景
    復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料,它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn),克服單一材料的缺陷,擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn),已逐步取代金屬合金等材料,廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、高鐵等領(lǐng)域。
    在波音787和A350客機(jī)上,50%以上的部件由復(fù)合材料制成低頻超聲復(fù)合材料檢測技術(shù)

    而對于復(fù)合材料的檢測,尤其是在役的飛機(jī)復(fù)合材料檢測仍然是檢測的難點(diǎn)和重點(diǎn)。其中尤其以蜂窩結(jié)構(gòu)和泡沫夾心結(jié)構(gòu)等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料檢測為復(fù)雜。
    蜂窩結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料是一種夾層結(jié)構(gòu),其夾芯層由一系列六邊形、四邊形或其他形狀的形似蜂窩的孔格組成,并在夾芯層的上下兩面膠接(或釬焊)上較薄的面板/蒙皮。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是復(fù)合材料的一種特殊類型。由于這種輕型結(jié)構(gòu)材料具有比強(qiáng)度、比剛度、抗疲勞性能、表面平整光滑等特點(diǎn),已在航天領(lǐng)域得到較為廣泛地應(yīng)用 。
    在層壓碳皮之間的帶有蜂窩夾芯(NOMEX等)的復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)中,撞擊結(jié)果會表現(xiàn)為不同類型的損傷。在飛機(jī)遭到撞擊后,可能會出現(xiàn)以下缺陷:

    A型:平行于表面的外部CFRP蒙皮的多層材料之間出現(xiàn)分層缺陷

    B型:外側(cè)蒙皮與蜂窩芯之間的脫粘缺陷

    C型:平行于檢測表面的蜂窩芯出現(xiàn)裂紋

    D型:平行區(qū)域的蜂窩芯被碾碎

    E型:內(nèi)側(cè)蒙皮與蜂窩芯之間的脫粘缺陷

    F型:蜂窩芯中有流體侵入
    低頻超聲復(fù)合材料檢測技術(shù)



     

    2.低頻超聲原理
    一發(fā)一收模式用于檢測帶有蜂窩結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,使用一個(gè)雙晶、點(diǎn)接觸、干耦合超聲探頭。激發(fā)單元將聲能傳送到工件內(nèi),然后,接收單元再接收從表面?zhèn)鞑セ貋淼穆暷?。在粘接完好的條件下,部分聲能由于蜂窩結(jié)構(gòu)的吸收而產(chǎn)生衰減。當(dāng)探頭被放置在脫粘區(qū)域上時(shí),傳播到接收單元的聲能會變得很大,并會引起波幅的變化

     低頻超聲復(fù)合材料檢測技術(shù)

    這項(xiàng)技術(shù)近得到了優(yōu)化調(diào)整,可以可靠地探測到位于40毫米厚的蜂窩結(jié)構(gòu)以下遠(yuǎn)端的(面積為25毫米 × 25毫米)脫粘缺陷,如:E型缺陷。針對困難且費(fèi)時(shí)的空中客車(Airbus)飛機(jī)的檢測,一種新式差分高電壓探頭出現(xiàn)在空中客車的維護(hù)公告中,并記載著使用這種探頭檢測所獲得的非同尋常的結(jié)果。
    一收一發(fā)檢測模式包括三種檢測方法:射頻法、脈沖法和掃頻法。
    不同方法的頻率范圍如下:1 kHz ~ 50 kHz(射頻,脈沖)或1 kHz ~ 100 kHz(掃頻)


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