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。     

复合材料冲击损伤的超声红外检测

研究了应用超声红外技术检测复合材料试件冲击损伤缺陷。针对红外图像对比度差、缺陷轮廓模糊等特点,采用具有非高斯核函数的LBF模型进行了缺陷的边缘检测,利用缺陷边缘实现了缺陷的定量分析。从试验结果可以看出,LBF模型相对于其它常用的边缘检测方法,能够很好地检测低对比度红外图像的目标边缘,为复合材料缺陷的定量分析奠定了基础。从缺陷的长度和宽度定量计算精度可见,超声红外检测方法对于复合材料的缺陷是一种有效的检测手段,为复合材料的研制提供了强有力的技术支持。     

基于PM模型研究双层板中损伤引起的非经典非线性效应

从仿真角度研究了复合层状板中微损伤与Lamb波相互作用产生的非经典非线性效应。仿真采用Preisach-Mayergoyz(PM)模型描述损伤材料的动力学特征,该模型由大量迟滞单元组成。仿真中,在不同激发条件下双层板中产生了不同的Lamb波模态,结合Lamb波的频散特性,识别其为S₀和A₀模态,仿真结果表明,两种模态对损伤的检测效果也有差距。仿真还进一步研究了PM模型的尺寸与分布密度对S₀模态Lamb非线性的影响,结果表明可以利用Lamb波检测到的非线性效应描述损伤的生长情况和严重程度。     

复合材料盒段冲击损伤的成像优化

基于压电传感器的Lamb波损伤成像方法已广泛应用于复合材料结构的损伤识别与定位中,但激励传感信号在实际检测中往往会存在电磁干扰等异常扰动,从而出现漏检或者损伤的误报.针对这一问题,研究了损伤概率成像优化方法,改进了基于能量变化的损伤因子.在复合材料盒段结构的冲击损伤现场检测中,采用传统方法的概率成像算法的损伤定位精度为...     

碳纤维复合材料板冲击损伤计算及超声检测

文章采用显式有限元法、三维Tsai—Wu失效准则和刚度折算准则来模拟T300／QY8911矩形层压板低速冲击下逐渐损伤的过程,预测了复合材料冲击损伤的程度。根据HB72242—1995《复合材料构件通用技术条件》、GJB289521997《碳纤维复合材料层合板和层合件通用规范》要求制作冲击试样,进行低能量冲击试验。采用超声C扫描检测不同能量冲击作用造成的损伤,将有限元计算结果和超声C扫描检测结果进行对比。结果表明,在损伤面积尺寸确定方面,有限元分析的结果和超声C扫描检测结果吻合较好,三维Tsai—wu失效准则和刚度折算准则适合模拟分析碳纤维复合材料板冲击损伤,超声C扫描检测可以较好地检测出冲击能量高于4．5J的分层损伤。     

多孔层板焊接质量的高频超声检测

介绍了高频超声C扫描检测技术在多孔层板焊接质量检测中的应用。通过分析多孔层板内部结构,结合超声脉冲反射法传播特性,采用高频、小焦点聚焦探头,获得了更高的横向分辨率,实现了多孔层板焊接质量的有效评估。开展多孔层板构件的高分辨率超声C扫描检测,对焊接面进行高分辨率自动化扫描,达到了检测微小缺陷的目的。试验结果表明,所提出的高频超声检测工艺方法可行有效,可应用于多孔层板类构件焊接质量的自动化检测中。     

低速冲击下CFRP层合板的损伤分析与数值模拟

为研究碳纤维层合板在低速冲击载荷下的损伤过程,按照国家标准测定了平纹编织碳纤维层合板的冲击强度,并设定不同冲击能量进行冲击试验,分析层合板的损伤形式及演化过程。根据冲击试验条件,利用Abaqus软件建立了层合板的复合材料有限元模型,基于Hashin失效准则和渐进损伤演化理论,模拟层合板在不同冲击能量下的层内损伤和层间损伤。结果表明,随着冲击能量增大,基体拉伸损伤与纤维压缩损伤最容易发生,但基体压缩损伤最先完全失效,宏观表现为局部凹陷;分层损伤最先出现在冲击表面,以松树型损伤模式逐步向背面扩展。     

复合材料层压结构冲击损伤超声成像评估

采用高分辨率超声成像方法实现复合材料冲击损伤的无损检测,以高品质的脉冲超声波作为探测源,提取入射声波在复合材料层压结构试样中形成的时域反射声波信息,并通过扫描结构使换能器对含有冲击损伤的复合材料试样进行自动扫描,实时对每一个检测位置点的超声信号和位置信号进行处理与融合,通过超声B扫描成像和T扫描成像进行复合材料冲击损伤成像评估。试验结果表明:通过超声B扫描成像,可以形象地再现复合材料层压结构试样表面和内部冲击损伤在其不同深度方向的断面分布、取向、扩展及深度等确切信息;通过超声T扫描成像,则可以直观地再现冲击损伤在复合材料层压结构试样不同深度铺层方向的损伤区域(面积)、分布及其扩展特征。     

飞机复合材料结构冲击损伤的红外检测

由于飞机复合材料自身结构和制造工艺的特点,其冲击损伤破坏与金属材料明显不同。通过脉冲热像检测法,着重研究了低能冲击下飞机复合材料的损伤破坏特点,分析了飞机复合材料的冲击损伤源及其危害程度。结合飞机外场检测条件,就飞机复合材料损伤的原位检测提出了初步建议。     

Lamb波损伤散射及损伤成像的模拟

Lamb波对称模态（SO模态）具有传播速度快、频散小的优点。基于Ansys瞬态动力学分析,模拟了铝板内SO模态的传播过程,并根据有限元模拟的位移云图,分析了损伤对SO模态传播的影响。在此基础上建立环形传感器阵列,通过损伤成像算法对损伤进行检测。     

一种求解兰姆波特征方程的方法

给出了兰姆波的原始特征方程式,以相速度为自变量,求解兰姆波特征方程。通过Matlab软件对求解过程进行编程,绘制出兰姆波在钢板中传播的频散曲线,以此作为进行无损检测的重要依据。     

利用频散补偿法消除兰姆波频散效应

兰姆波的多模式及频散特性使得其在激励、传播以及信号处理等方面较为复杂。采用频散补偿方法对在钢板中传播10 cm距离的兰姆波信号进行模拟计算。所得信号明显地减小了因频散而引起的脉冲信号拉长。实验对3 mm厚铝板中传播了10 cm的频散信号进行了处理,也得到较好的结果。     

铝板结构主动Lamb波扫查合成损伤成像方法

单激励主动Lamb波板结构损伤时间反转成像方法仅对面向激励器的损伤侧敏感,在实施过程中会存在伪损伤点问题,影响对损伤的正确评估。研究提出扫查合成损伤成像方法,首先通过扫查的方法轮流选择压电元件进行激励,从多个角度实现对损伤的照射,再将扫查得到的信号进行合成成像,实现对损伤的监测。在铝板结构上的试验结果表明,该方法可有效消除监测结果的方向敏感性和伪损伤点,提高损伤成像监测结果的准确性和稳定性。     

基于波结构的Lamb波单一模态激励仿真

在中长距Lamb波检测中,研究单一模态与缺陷的作用极为重要。利用有限元分析软件ANSYS的APDI。进行模块程序设计,按模态波结构的方式在有限元模型上进行位移加栽,得到了单一的S0和A0模态,证明了这种加载方式的正确性和可靠性;对比分析了按激励信号带宽范围内复合频率合成波结构加载和按中心频率点波结构加载得到的波形。结果表明,在波结构变化不大的频段内,通常在频厚积〈2MHz·mm范围内,可以用中心频率点的波结构来代替带宽范围内合成的波结构进行加载。     

一种工业无损检测超声图像降噪方法

针对传统的工业无损检测超声图像散斑噪声降噪方法,不能很好的保持图像边缘和细节,提出了一种新的基于粗集与小波的工业超声图像降噪方法.该方法通过考察散斑噪声的统计特征,利用粗集中的等价关系将工业超声图像划分为若干子图,对子图进行对数变换后完成小波变换,采用自适应阈值函数处理小波系数,应用小波逆变换和指数变换得到降噪后的子图,将降噪后的子图进行叠加得到最终的降噪图像.通过新算法在实际工业超声图像中的应用,实现了在保证降噪效果的同时能够较好地保持图像边缘及细节特征,验证了算法的有效性.     

冷挤压变壁厚药筒件的超声兰姆波探伤

详细介绍了超声兰姆波的主要特点和多种传播模式,通过对小口径弹药筒壁厚尺寸与缺陷的分析和兰姆波特征曲线的求解,选择合理的药筒兰姆波探伤模式。采用3种标准伤样件验证了药筒管壁内、外表面探伤灵敏度的变化规律,内外表面探伤灵敏度差异,以及探伤灵敏度与标准伤刻痕深度的关系,论证了超声兰姆波单模式探伤的可行性和模式选择。     

螺杆钻具马达检测方法的研究

为了确保螺杆钻具的效率和使用寿命,研究了采用电机驱动的螺杆钻具马达检测试验台.该试验台由台架、主机、循环系统和测试系统4大部分组成.试验台采用计算机系统自动实现对压差、扭矩、转速、流量、温度等数据的采集,输出螺杆钻具马达的性能参数表和特性曲线.用户根据这些参数,可以方便而准确地判断出螺杆钻具性能的优劣.     

Nonlinear Lamb wave based DORT method for detection of fatigue cracks

This research reports a selective detecting and focusing approach for fatigue cracks through use of decomposition of the time reversal operator (DORT) in combination with nonlinear Lamb waves. In the proposed approach, the time reversal operator (TRO) is only decomposed at the second-harmonic frequency, which has been widely utilized in recent years to evaluate micro-damage, rather than the fundamental frequency in the traditional DORT method. Further, an imaging algorithm based on the total focus method is introduced to locate nonlinear scatterers. The proposed approach is experimentally investigated to locate two fatigue cracks with different fatigue cycles in an aluminum plate with a set of surface bounded piezoelectric (PZT) transducers. The results show that the significant eigenvalues are related to the fatigue cycles of fatigue cracks when the TRO is decomposed at the second-harmonic frequency, and the number of significant eigenvalues is exactly equal to the number of fatigue cracks. The two fatigue cracks are selectively located accurately and are also distinguished from linear scatterer by use of the proposed method.     

基于检测信号的导波频散曲线获取方法

频散曲线是导波检测的重要依据,现有方法通过数值计算获得特定波导的频散曲线,然而目前有非常多的波导构件,由于结构的复杂性无法计算其频散曲线。研究了通过导波检测信号实现频散曲线获取的方法。基于检测信号的时频分析结果,利用信号的能量最大值实现频散曲线的手动和自动获取。利用上述方法对钢棒、钢管等规则构件的检测信号实现特定模态频散曲线的获取,结果与数值求解的理论频散曲线符合得很好,验证了该方法的正确性。利用该方法得到了预应力钢绞线这一非规则结构波导的特定模态频散曲线。