碳纤维增强复合材料层间界面缺陷超声成像技术

针对复合材料层压结构层间界面缺陷的无损检测与评估,通过分析超声波在碳纤维增强树脂基复合材料中的传播规律,研究入射声波在复合材料中的反射特性,利用入射声波在复合材料层间界面产生的反射信息,通过超声（B,T）扫描成像方法揭示复合材料层间界面缺陷及其三维分布。试验结果表明,采用短波长脉冲超声成像检测技术,可以有效地再现碳纤维增强树脂基复合材料层压结构中层间界面缺陷三维分布特征以及层间界面、铺层方向、纤维束取向等信息,为复合材料提供了一种有效的层间界面结构表征和缺陷检测方法。     

玻璃纤维增强树脂基复合材料内部缺陷的超声成像检测

针对玻璃纤维增强树脂基复合材料内部缺陷检测,采用平探头和聚焦探头超声脉冲反射法对人工模拟缺陷试样进行了水浸超声C扫描成像检测。试验结果表明,聚焦探头超声脉冲反射法对各层不同尺寸大小的缺陷均能检出,且分辨力优于平探头超声脉冲反射法。因此聚焦探头超声脉冲反射法是评价玻璃纤维增强复合材料内部质量的有效的无损检测方法。     

全自动超声波检测技术在管道对接环焊缝检测中的应用

介绍了全自动超声波检测技术在管道对接环焊缝检测中的应用。采用全自动超声波检测、手动超声波检测以及射线检测方法对预制缺陷进行了检测。通过金相解剖对比三种检测方法的优劣，发现全自动超声波检测技术的优势和发展潜力，得出超声波衍射时差法结合超声脉冲反射法可有效检测管道对接环焊缝缺陷。     

复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估

提出了一种利用单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁结构中产生反射行为的缺陷表征与评估方法，设计制备了不同的拉挤试样，构建了单脉冲超声试验系统，分析了单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁中产生的反射行为与时域信号特征，研究了单脉冲超声波信号时域特征、图像特征与拉挤长梁内部缺陷行为之间的声学联系，建立了缺陷的超声表征和评估方法。试验结果表明，单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁中产生的反射行为与其内部缺陷存在信号和图像映射关系，据此可以有效实现复合材料拉挤长梁内部缺陷表征与检测及定性定量评估，表面检测盲区达到单个铺层厚度(约0.125 mm)。该研究为复合材料拉挤长梁提供了一种非常有效的超声表征与评估方法，取得了很好的实际应用效果。     

基于PC机的多通道超声波探伤系统

根据超声波脉冲反射法基本原理,设计了以C8051单片机为控制核心、采用PCI8001高速采集卡进行数据采集的四通道超声波探伤系统平台。为了实现对缺陷的有效评估,采用VC6．0开发了超声波检测信号分析系统,实现了对超声波波形的实时数据采集、显示和缺陷的自动报警。试验结果表明,该系统有着较广泛的适用性。     

现代民用飞机复合材料的无损检测

1　复合材料在飞机工业中的应用概况70年代初期 ,波音等厂家开始研究用复合材料来减轻飞机结构重量 ,飞机扰流板、整流罩、方向舵和水平安定面等部件逐步采用复合材料制造。到90年代 ,复合材料在飞机上的应用更为广泛 ,玻璃纤维、碳纤维、卡夫隆、碳纤维 /卡夫隆复合材料结构占了飞机总面积 30 %以上 (以波音 777为例 ) ,随着复合材料的广泛应用 ,复合材料的检测也显得越来越重要。复合材料中最常见缺陷为脱胶和未粘接 ,采用超声穿透法、脉冲反射法、粘接检测器及射线照相进行检测。超声穿透法是常用的方法 ,常采用单通道到六通道超声Ｃ扫描…     

基于BP神经网络的复合材料超声波检测缺陷类型识别

以碳纤维复合材料的分层、孔隙和疏松缺陷的超声波检测信号为研究对象，对包含缺陷信息的复合材料超声波检测信号进行小波包变换，从近似系数及细节系数提取样本的特征值。建立并训练了一种用于实现缺陷识别的BP神经网络，该网络使用Levenberg-Marquardt算法可以快速地完成对数据的处理。使用该网络可进行缺陷类型的识别。     

复合金属材料熔接部超声波探伤可析出性分析

近年来，在与能源、宇航相关的尖端产业及其它诸多产业中，复合金属技料的应用正在日益广泛，由于这些高性能复合材料的使用条件十分严酷，所以，对其质量缺陷检测的准确性和可靠性是十分重要的。超声波探伤是根据超声波脉冲形成的反射波的大小来检测缺陷的一种方法。用这种方法，检测评价不同金属材料馆接接合部时，由于接会面的声阻执差及材料中超声波衰减等因素，对缺陷的可检出性有较大影响。本文中就Ti-Al和Ti-）。复合材料，使用聚焦探头水浸法，针对其接合界面缺陷的可检出性、材料间的声阻抗差及材料中超声波衰减等的影响进行了试…     

焊缝超声波探伤缺陷性质的判断

阐述了采用A型脉冲反射法超声波探测焊缝时，对缺陷进行性质判断的程序和方法。     

复合材料结构中R区超声反射信号特征及其检测应用

R区是复合材料结构中的重要几何过渡区和连接区,利用超声反射法检测时,入射声波在R区形成的反射信号的复杂性明显影响了缺陷的判别和评定。为此,采用宽带窄脉冲超声检测方法,通过专门设计的超声检测系统及水膜耦合换能器,提取和分析来自实际复合材料结构R区的超声反射信号的时域特征,结合超声检出结果进行解剖验证分析。结果表明:采用水膜耦合可以获得较好的声学耦合效果和稳定的超声反射信号;来自R区分层等缺陷和R区层间界面及树脂界面的反射信号在其单周特性、幅值特性、多次反射行为等方面存在明显的时域差别,基于此特征,可有效地进行复合材料R区缺陷的判别和定位,并有效地检出R区近表面单个铺层深度(约0.13 mm)的分层;基于此信号特征的B扫描为复合材料结构中R区缺陷的检测与评估提供了一种非常直观的可视化方法。     

超声激励方式对检测信号的影响

为了分析不同激励方式对超声检测信号的影响,采用尖脉冲和方波脉冲两种激励源激励超声换能器,在充电电压及脉冲重复频率相同的条件下,分别对碳纤维复合材料、铝合金材料进行超声检测,对比分析回波信号特征。结果表明,相同电压和脉冲重复频率下,方波激励得到的超声检测信号幅值是尖脉冲激励的两倍,方波激励下的回波信号噪声干扰比尖脉冲大,在实际生产使用过程中,方波激励更适合于碳纤维复合材料的超声检测。     

加热参数对表面温度信号的影响的建模与分析

为了研究加热参数（包括加热时间、热流密度和加热量）对表面温度信号的影响,使用有限元法对二维和三维模型进行了仿真分析,得出了以下结论：有缺陷区与无缺陷区的最大温差主要受加热量的影响,随加热量的增加而增大;最大温度对比度及其出现时间和有缺陷区与无缺陷区的最大温差出现时间对热流密度的改变不敏感,但是会受到加热时间的影响;对于碳纤维增强塑料,最大温度对比度表现出较强的稳定性,说明该参数更能够反映出缺陷本身的特征,有助于缺陷的定量计算;对于铝类热扩散率高的材料,高热流密度和短时加热是一种更为合适的加热方式。     

玻璃钢蒙皮纸蜂窝材料的无损检测

玻璃钢纸蜂窝材料的蒙皮分层缺陷以及蒙皮与蜂窝之间的脱粘缺陷将直接影响蜂窝结构的机械性能和工作性能,必须对其进行无损检测。利用红外热成像系统及超声C扫描系统分别对玻璃钢纸蜂窝材料的蒙皮质量及胶结质量进行检测,两种方法各有忧劣：红外热成像系统检测过程时间短,效率高,分层缺陷及脱粘缺陷均能检测到,而超声C扫描系统可检测出所有脱粘缺陷,且纸蜂窝结构清晰,但只检测出了部分蒙皮分层缺陷。     

激光超声技术在先进复合材料无损检测中的应用研究

为实现航空航天先进复合材料的非接触、高精度检测,研究激光超声技术在复合材料无损检测中的应用。制备预埋人工缺陷的碳纤维树脂基复合材料和陶瓷基复合材料试样,利用自主研制的激光激励、激光探测的全光学激光超声无损检测系统进行试验研究,实现碳纤维复合材料层压结构模拟分层缺陷检测,层压复合材料紧固孔边沿分层检测,以及陶瓷基复合材料分层检测。研究结果表明:激光超声检测技术可以有效检出碳纤维树脂基复合材料内部直径2 mm以上分层型缺陷,可检出碳纤维复合材料紧固孔边沿的小尺寸分层,可表征C/SiC复合材料内部直径5 mm以上分层,在航空航天工程领域应用前景广阔。     

碳纤维复合材料铣削与磨削加工对比研究

使用单层钎焊金刚石磨头和金刚石涂层玉米铣刀对T800碳纤维增强环氧树脂复合材料层压板进行切边加工,研究铣削加工和磨削加工工艺对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)表面质量的影响。通过对加工表面微观形貌的观察和表面粗糙度的测量对比,讨论2种加工方式下表面质量差异和缺陷形成的原因。结果表明:磨削加工的表面质量优于铣削加工的表面质量,铣削加工后CFRP表面会出现凹坑和树脂涂覆等缺陷,但磨削加工的表面纤维断口清晰可见,无明显缺陷。铣削工艺下的凹坑是纤维集束断裂而形成的,树脂涂覆是由刀具后刀面与工件材料的频繁挤压、摩擦而形成。在表面质量和加工缺陷要求严格的条件下,应优先选用磨削加工工艺。      

Design of eddy current-based dielectric constant meter for defect detection in glass fiber reinforced plastics

This paper presents the design of an eddy current testing probe for inspection of non-conductive glass fiber reinforced plastics. Because the magnetic field contains information pertaining to the permittivity of materials under test, eddy current testing offers the possibility of flaw detection in non-conductive materials through detection of the difference in permittivity between the intact part and the defective part of each material. We analytically investigated the design of a probe suitable for dielectric constant measurements. Experimental studies proved that the proposed probe can detect slit defects and flat-bottomed holes located 2 mm away from the surface of the glass fiber reinforced plastic samples.     

碳纤维复合材料的磨削热分配比仿真研究

碳纤维增强树脂基复合材料是一种比模量高、比强度高、比刚度高的复合材料,在航空航天领域具有较大的应用前景。磨削由碳纤维和树脂组成的碳纤维增强树脂复合材料时,当磨削温度超过树脂的玻璃化转变温度就会产生树脂烧毁等缺陷。为了研究此问题,利用碳纤维复合材料-康铜丝半人工热电偶在线测量磨削过程中的温度,通过试验与仿真相结合的方法计算出传入工件的热分配比为2.0%～3.5%。      

CFRP层板冲击损伤空耦超声Lamb波特征成像 ——基于时间反转损伤指数

为实现飞机碳纤维复合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastics，CFRP）层板在役检测，采用同侧空气耦合超声兰姆波特征成像检测的方法对其缺陷进行检测。将非接触空气耦合超声传感器置于CFRP层板同侧，激发A0模态兰姆波，对其冲击损伤进行D扫描检测。引入时间反转损伤指数表征复合材料层板的冲击损伤。结合概率损伤算法，以该指数作为损伤重构成像的特征值，将不同扫描路径上的特征值数据进行融合，得到CFRP层板冲击损伤缺陷的兰姆波图像。结果表明，基于时间反转的兰姆波图像不仅能够直观地呈现损伤缺陷的位置和形状，而且能够通过避免基准信号选取和减少扫描步进次数显著提高检测效率。     

碳纤维复合材料旋转超声椭圆振动套磨制孔技术研究

针对航空航天领域中碳纤维复合材料在制孔过程中易出现分层、毛刺和刀具磨损快等问题,提出了一种新型旋转超声椭圆振动套磨制孔技术。分析了旋转超声椭圆振动套磨制孔机理,研制出了小型化旋转超声椭圆振动套磨制孔系统,并进行了碳纤维复合材料(CFRP)套磨制孔实验。结果表明:相比于普通套磨,超声椭圆振动套磨极大改善了切屑粉尘和料芯的排出,延长了刀具使用寿命;明显降低了钻削力和扭矩分别约25%和30%;有效降低了复材孔分层和毛刺的制孔缺陷,改善了孔表面粗糙度和平整性,提高了加工质量。