一种飞机复合材料构件损伤检测的新方法

本文针对飞机复合材料构件损伤,提出了一种新的检测方法进行研究,设计了同面多电极电容传感器并将其用于飞机用复合材料板试件结构损伤的检测实验中.采用方波信号激励同面多电极电容传感器的源电极,测量源电极与检测电极之间电容值并对检测电极响应信号进行快速傅里叶变换(FFT)分析,讨论了不同频率方渡激励信号对传感器灵敏度的影响.实验结果表明,当飞机复合材料构件发生损伤时,与完好试件相比较,测量的电容值减小,检测电极响应信号FFT频谱的基波和谐波幅值减小,说明该方法对飞机复合材料构件损伤的检测是可行的.传感器灵敏度随着方波信号频率在100Hz到2MHz范围内增大而提高.     

超声评价碳/环氧三维编织复合材料的实验分析

 本文采用超声回波法对碳/环氧三维编织复合材料进行超声A 扫描,结合对超声定位的缺陷区域进行细观形 貌解剖分析,研究了超声回波波形和三维编织复合材料细观形貌特征的对应关系。在考虑碳纤维单丝分布及纤维束 和树脂界面状态的基础上,利用经验的波形分析法讨论了超声波在三维编织复合材料中的衰减。实验研究结果表明 ,超声回波特征和三维编织复合材料缺陷有对应关系,超声A 扫描波形特征分析可用于碳/环氧三维编织复合材料 的无损检测及其缺陷的初步评价。     

声波在钻柱中传输数值模拟研究

本文针对声波信号在钻柱中传输建模与分析,采用有限元法建立钻柱模型,并分析声信号在钻柱中传输特性。使用方波作为径向激励信号,对钻柱接收端声波信号进行数值模拟。结果表明:声波在钻柱中的传输声波信号随着时间的增长而衰减,持续出现不同的振动幅值,是一条包络呈指数衰减的信号。模拟结果与理论分析相符,该建模方法有效。     

碳纤维复合材料的激光超声测厚技术影响因素

碳纤维复合材料具有显著的高比强度和高比模量,已成为飞行器结构材料的首选。碳纤维复合材料厚度的均匀性会严重影响飞行器的正常工作。本文采用激光超声脉冲反射法对碳纤维复合材料的厚度进行测量,实现复合材料的非接触式测量,并分别研究了不同透镜、不同直径的光斑和不同功率的光源对测厚信号的影响。检测结果表明:在控制相同能量的激光脉冲激励下,使用直径小的光斑能激发振幅较高的超声回波信号;使用凸透镜聚焦产生的超声信号幅值高于柱面透镜聚焦产生的超声信号幅值,且测量碳纤维复合材料厚度的相对误差小于5.3%;在无外加光的暗室下进行测量实验,背景噪声对底面反射回波信号干扰小。     

超声条件对乳化制取木质纤维素生物质柴油稳定性的影响

根据试验要求设计了槽式可变频率可控波形超声波乳化仪,采用正交试验方法研究超声条件对乳化制备木质纤维素生物质柴油的稳定性的影响。乳化液配制条件:HLB=5、乳化剂用量3%、生物质油掺量20%、0^#柴油80%、占生物油含量20%的甲醇作为助乳化剂、乳化温度为常温。取40 mL乳化液,放在槽式可变频率可控波形超声乳化仪内,进行乳化。正交试验结果表明:在超声乳化生物质柴油效果及稳定性的影响因素中,影响最大的为超声处理时间、其次为超声功率、超声频率,最小为超声激励波形。超声作用的最佳操作条件是超声功率30 W,处理时间8 min,超声频率25 kHz以及超声波形为方波脉冲,在此条件下制取的乳化油稳定性能最好,且燃烧特性良好,自然放置稳定时间可达2256 h。     

碳纤维树脂基复合材料的传感特性研究

通过伏安特性实验,表明碳纤维树脂基复合材料的伏安特性曲线基本过零点,且线性较好,其电流-电压关系符合欧姆定律。通过对碳纤维树脂基复合材料进行拉伸、循环加载等试验,得到其电阻随变形而变化的规律为:在弹性范围内,拉伸加载时电阻值呈可逆地增加;卸载时电阻值呈可逆地减小。结果表明,碳纤维树脂基复合材料具有良好的电阻-变形敏感性,灵敏度高于60,具有满意的线性度和良好的重复性,蠕变很小,稳定性较好。     

基于非线性超声波的疲劳损伤检测试验研究

对完整铝板、含孔铝板以及用复合材料补片修补后的铝板分别进行疲劳试验和非线性超声波检测试验,提取三组试件不同疲劳周期下的基波幅值和二次谐波幅值,得到其相对二阶超声非线性系数,并拟合出相对二阶超声非线性系数随疲劳周期变化的曲线图,以研究相对二阶超声非线性系数与疲劳损伤过程的对应关系。结果表明:随着疲劳周期增加,三组试件的相对二阶超声非线性系数均呈现先缓慢上升,然后快速上升并到达峰值,最后下降的趋势,这与疲劳损伤过程中位错和裂纹的产生及扩展过程相一致;同时发现:孔损伤会加剧微裂纹向宏观裂纹的过渡,而用复合材料补片修补孔损伤可减缓裂纹的扩展。     

傅里叶变换在玻璃钢复合材料胶接质量检测中的应用

通过对钢/玻璃钢的胶接质量的超声信号进行傅里叶变换并分析,发现超声波在钢里面产生了共振。因胶接良好时玻璃钢对超声信号的衰减使得其共振幅值要明显小于脱粘超声信号,再通过对比不同特征下的超声C扫描图像,发现只有在基频幅值下的超声C扫检测效果和常规超声C扫检测效果一致。因此可以通过超声幅-频曲线来评价钢/玻璃钢的胶接界面是否存在脱粘。     

多层碳纤维布复合材料超声检测的有限元模拟

结合飞机复合材料无损检测需求,介绍了多层碳纤维布的材料工艺,分析了超声反射法的基本原理及其特点,并利用有限元方法对超声检测过程进行了数值模拟。通过实验波形和数值模拟的波形进行对比,可以看出有限元分析法对复合材料的超声检测提供了有力的理论依据,在一定程度和范围内可以对实验进行结果预测和评估。同时实验结果表明,超声波检测复合材料检测精度较高,检测效果较明显,可以准确的识别出是否存在缺陷以及判断出缺陷的位置。     

RTM复合材料中分层缺陷的超声表征及量化分析

以ZT7H/QY8911碳纤维增强树脂基RTM工艺成型复合材料为研究对象,通过预埋单层聚四氟乙烯薄膜(PTFE)模拟不同尺寸(?=3 mm,6 mm,10 mm)和不同深度(近上表面、中间深度、近下表明)的分层缺陷,制备了RTM复合材料超声检测试样。基于水浸式超声反射法对缺陷进行超声A-Scan、B-Scan和C-Scan检测表征,并对检测结果进行量化分析。结果表明:超声反射法对RTM复合材料层压板中分层缺陷具有定性、定量检测能力,超声A-Scan检测信号中幅值、相位、时域渡越等特征量与缺陷的尺寸、深度、性质等具有相关性,超声B-Scan检测可以对缺陷深度进行表征,超声C-Scan可以对缺陷尺寸进行表征,深度方向检测分辨率达1个铺层厚度,缺陷尺寸的检测偏差≤1.0 mm。     

碳纤维复合材料蜂窝夹层结构的无损检测方法研究

本文介绍了碳纤维复合材料蜂窝夹层结构常见的内部缺陷,这些缺陷的存在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。利用超声脉冲反射法对其内部缺陷进行检测作了详细介绍,分别对复合材料蒙皮可能出现的分层、疏松和高空隙率缺陷及蒙皮与蜂窝夹芯之间界面的脱粘缺陷进行检测,对出现的波形进行分析,并判断波形产生的原因,认为超声脉冲反射法对碳纤维复合材料蜂窝夹层结构内部缺陷检测是一种行之有效的方法。     

CFRP蒙皮-CFRP胶接质量的原位超声检测技术

根据CFRP蒙皮-CFRP胶接结构的特点,采用窄脉冲超声反射法对其胶接质量进行原位检测;仿真分析了胶接结构中胶膜及界面脱粘对超声波反射信号的影响;并用自制的窄脉冲延迟块超声探头对脱粘试块进行检测。仿真分析表明:窄脉冲超声波反射信号能够检测Ⅰ界面脱粘;d/λ(胶膜厚度/超声波波长)≤0.5时,能够检测Ⅱ界面脱粘。实验结果表明:自制的5 MHz探头产生的脉冲周期不大于1.5周,达到窄脉冲的要求;采用超声反射法检测时自制的5 MHz探头能够检测出Ⅰ界面脱粘和厚度不大于0.5 mm胶膜的Ⅱ界面脱粘,满足实际产品的原位检测需求。     

碳纤维树脂基复合材料内部缺陷X射线成像检测的仿真

采用CIVA仿真模拟软件,模拟不同检测电压、检测电流和焦点尺寸下碳纤维树脂基复合材料制品内部分层缺陷的X射线成像检测结果,得到最佳射线源工艺参数;将最佳射线源工艺参数应用于X射线锥束CT成像仿真模拟,与含分层缺陷的碳纤维树脂基复合材料制品的X射线锥束CT成像检测结果相比,仿真结果与实际检测结果相吻合;同时,通过实际碳纤维树脂基复合材料制品的X射线锥束CT成像检测结果验证了该最佳射线源工艺参数的可行性和可靠性。     

新型非侵入式超声物位检测方法研究

在石化行业,存在大量装载颗粒物料的反应器和容器,其料位的实时准确检测对于生产过程的控制和优化具有非常重要的作用.本文利用超声辐射阻尼原理,揭示了料仓中物料料位的高低与固体介质表面传播的超声振动吸收的定量关系,建立了颗粒状物料料位高度的关联公式.该公式可以定量地描述物料位高度与超声振动能量的衰减、颗粒物理性质和振动传递介质的关系,具有较高的精度.同时,通过成纵向排列的一系列接收探头所接收到的脉冲超声波能量的峰能量比,可以确定出储罐内液位的高度,其检测精度与接收探头的数量成正比.研究结果表明,无论是颗粒料位还是液体料位,都能利用基于超声辐射阻尼原理研制的浙江大学联合化学反应工程研究所UGAS-05声检测系统实现料位的实时在线检测.     

FF H1现场总线通信研究

为了研究基金会现场总线(FF H1)的底层通信,分析了理论编码波形和编码规则;基于Delta V系统构建FF H1网段,研究网段的实际通信情况,给出并评价网段的不平衡度、噪声、畸变和信号幅值;比较了不同电缆长度下网段的通信情况。实验表明:FF H1总线在长距离传输的抗干扰能力较强,信号幅值随电缆长度增加而衰减;关于终端电阻对H1总线的影响,在拔出终端电阻后,信号幅值和波形畸变明显增大,信号幅值超出了允许的调制范围。     

网络化智能液位仪设计

介绍具有两个超声波换能器为检测探头的网络化智能液位仪的实现,具有温度补偿和自诊断功能.仪表以Microchip公司的PIC18F258单片机为核心,驱动超声波探头发出脉冲信号,回波信号被超声探头接收,转换成脉冲电压,利用单片机内嵌的捕捉功能测出时间,从而测得距离;通过两个探头获得数据的比较,实现系统的自诊断和校正功能;用软件保证传感器在网络上通信时有最大传输速率.仪表已经进入实用化阶段,核心部分已申报发明专利(200610097403.8)和实用新型专利(200620124925.8).     

复合材料孔隙含量超声检测系统的设计研究

本文结合碳纤维复合材料内部孔隙含量的超声检测理论模型,阐述了计算机控制超声检测系统数据采集和数据处理的原理和实施方法.重点对数字超声卡的操作、时域波形信号的处理、复合材料孔隙率的C扫描成像显示以及直方图分析等关键问题进行分析研究,开发相应的软件应用模块,构建合适的自动化超声检测系统,以满足实际工程中超声检测的要求.     

涡轮流量计电流脉冲信号的改造

南阳石蜡精细化工厂聚丙烯装置采用的是美国 Smar公司的 SMARCON2 .0 DCS系统。该系统以四回路调节器 CD60 0作为调节单元 ,与计算机进行通信。该装置的所有累积量都采用涡轮流量计 ,它发出的是电流脉冲信号 ,而CD60 0只能接受电压脉冲信号 ,因此 ,CD60 0无法累积流量 ,当然也无法显示瞬时流量 ,在操作站上也看不到涡轮流量计测的流量。如果不改变涡轮流量计的电流脉冲信号 ,就只能改用其他测量仪表 ,但这至少要造成几万元的经济损失。我们在线路中串入一只 1 kΩ电阻 ,从电阻两端取得电压信号 ,再并联一个 1 0 0 μF的电容 ,可将直…     

连续纤维增韧陶瓷基复合材料声学参量评价均匀性方法研究

连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有优良的超高温性能,是航空航天领域高温构件的新型材料,近年来已进入实际使用阶段。研究该材料的无损检测方法对制备过程参数优化、成品质量控制及材料性能表征等都具有很大意义。分析连续纤维增韧陶瓷基复合材料的制作方式和材料特性,发现该材料具有高衰减的特性,对传统复合材料超声检测方法进行改进,采用穿透法准确了解该材料的声学特性,对声速、声衰减等参量进行测量并对数据进行成像,选择"声速值"与"幅值灰度图"的变异系数这两个指标,作为表征材料均匀性的指标。实验结果表明,声速表征的密度均匀性与声衰减表征的孔隙均匀性结果一致,说明材料的密度不均匀是由孔隙不均造成的,最终实现控制材料孔隙率以控制材料质量。     

复合材料框架胶接接头超声检测研究

针对碳纤维复合材料框架胶接接头的胶接质量问题,提出了使用0.5～10 MHz的宽带窄脉冲探头单侧进行脉冲回波法快速检测。采取试验与理论相结合的方法,采集11种常用接头结构超声波,对其传播特性和检测信号特性进行分析。研究结果表明:试验提出的方法实现了对复合材料框架胶接接头的胶接质量检测,对实际工程检测具有较强的指导意义。