纤维键接复合材料的超声检测和力学性能测试

纤维键接复合材料，特别是带有转向纤维的复合材料比普通层压板具有更加复杂的内部结构。介绍用超声波对键接复合材料层间界面进行成像，以期建立一种评价键接复合材料产品质量的方法。同时进行了短梁剪切试验，研究材料的破坏行为和缺陷对材料力学性能的影响。     

双向残余应力的超声检测及其对比性研究

针对航天器铝合金平面双向残余应力超声波检测进行验证性研究。分别在双向平板试件上采用应变片法,在对接焊焊接试件上采用X射线衍射法和电子散斑法进行对比性残余应力检测试验。结果表明,平板试验件上应变片法和超声法的测量结果的最大偏差小于4MPa,近似相同。由于不同深度上,焊接试验件上残余应力不同,超声法、X射线法和电子散斑法得到的焊接残余应力的数值有所差距,但是其趋势基本相同,且都符合对接焊焊板上平行于焊缝方向的残余应力的分布趋势。     

5A06铝合金包铝层与基体X-ray残余应力检测中的衍射峰峰位差异分析

在对5A06铝合金板进行X-ray残余应力检测时发现,其表面包铝层会对衍射图样造成干扰,尤其是衍射峰峰位会发生较大偏移。为了获得独立的包铝层与基体的衍射峰峰位,选取表面覆有包铝层且厚度大于试验用Co靶K_α射线透射深度的5A06铝合金板,与去除包铝层后的5A06铝合金板作为试验对象,并以纯铝板作为参考,进行了三者的衍射峰峰位检测试验。试验结果表明,包铝层与基体5A06铝合金衍射峰峰位所对应探测器通道数的差值约为90,而与纯铝相同。由此结果,从布拉格衍射定律入手分析了残余应力、干涉级数、设备操作因素与衍射峰峰位偏移量的关系;以晶胞为衍射单元,列举可发生衍射的晶面,并给出衍射晶面指数变化与衍射峰峰位偏移量的关系。通过分析,确定晶格常数差异是引起两者衍射峰峰位差异的原因。     

超声成像法检测复合材料层合板铺层方向

提出一种确定复合材料层合板铺设形式的新的无损检测方法。采用垂直入射的超声纵波进行铺层界面的C扫描或层板全波形B扫描，然后从结构缺陷的反射波中提取纤维方向信息。发现铺层界面的C扫描图大都包含两相邻铺层的纤维方向信息，而上铺层的信息显示更明显。因此，用二维傅里叶变换将界面C扫描图变换为定量的角度分布图，通过显示的方向信息确定上铺层的纤维方向。用类似方法对全波形B扫描图进行处理，将其转换为角度—时间图，图中信号幅度显示层合板中各铺层的方向。由于没有涉及众多界面时间门的设置问题，B扫描方法更为简单。分别用界面C扫描和全波形B扫描方法检测了几种复合材料层合板，确定了它们的铺制结构，并通过建模分析研究这些方法的机理。     

航天器铝合金结构残余应力超声波检测方法研究

利用有限元法对5A06铝合金薄板拉伸过程进行数值模拟，以模拟结果为依据设计平面双向应力加载试件。基于声弹性理论，在单、双向加载的条件下，采用临界折射纵波法（LCR）对铝合金薄板进行单、双向应力检测试验研究，得到平面应力下单向和双向应力曲线。对比分析单向加载条件和双向加载条件下的应力曲线及应力系数，结果说明:LCR波在试件中的传播声时是由平行与垂直方向的应力共同决定的，垂直方向应力的作用约为平行方向应力的33%，垂直方向的应力对应力系数的影响不可忽略。     

基于电子错位散斑理论的应变检测技术

介绍了基于电子错位散斑理论的应变检测技术，并采用统计光学的方法对散斑现象进行了分析，与传统光学的分析方法相比，该方法可以对电子散斑干涉行为有更深入的理解。最后提出应变检测所需要的主要数学计算方法。     

改进的枝切法在散斑相位解包裹中的应用

为了实现枝切法在激光散斑干涉相位图解包裹中工程化的应用,解决由于外来光线干扰、激光器性能下降、相机拍照局部点欠采样等原因出现的枝切线密集、计算速度慢等问题,在Goldstein枝切法的基础上提出了优化改进方案。将残差点当作带着正负单位电量的“电子”,利用电磁力导引通过相位平滑或增加相位跳变处理消除残差点,减少枝切线数量,同时采用GPU并行计算技术提高图像处理速度。仿真实验和实际测量数据表明优化后 的枝切法解包裹图像质量更好,对于500万像素散斑相位图,通过电磁力引导可消除98%以上的残差点,减少90%以上的枝切线,处理时间可由以往15 s压缩至1.5 s,满足了枝切法高质量快速解包裹的工程化应用要求。     

GPU 加速的路径依赖数字图像相关法

对于数字图像相关法(digital image correlation, DIC)计算效率的需求日益增长,提出了一种图形处理器(GPU)加速的路 径依赖 DIC 方法。 该算法利用基于快捷傅里叶变换的互相关算法(FFT-CC)计算初始种子点,利用反向组合高斯牛顿法( IC-GN)进行亚像素匹配,然后通过初值传递策略快速产生多个新种子点参与亚像素匹配的并行计算,从而使其快速扩散,直至完 成整个感兴趣区域的计算。 利用公开的实验图例进行测试,结果表明方法精度良好,能得到清晰的表面变形云图,并且能在子 区大小 17×17 pixels 时获得 6. 5×10 5 点/ s 的计算速度,相对于典型的高速 DIC 算法速度提升超过 50%,为高速 DIC 算法的设计 提供了参考。