铝蜂窝夹芯结构的数字成像检测研究

蜂窝夹芯结构常见缺陷有蒙皮与蜂窝芯脱粘、蜂窝芯变形、蜂窝芯节点开裂和蜂窝积水等,目前单一的无损检测方法还不能有效地解决蜂窝夹芯结构中的各种缺陷检测问题。针对铝蜂窝夹芯结构,首先制作了6种典型人工缺陷,利用射线DR(Digital Radiography)和计算机射线照相(Computed Radiography,CR)技术对夹杂、蜂窝芯变形、蜂窝芯格断裂、富胶等缺陷进行了数字射线成像检测,得到了高质量的缺陷数字检测图像,并进行了对比分析。针对蜂窝积水检测问题,采用射线DR技术进行了数字成像检测研究,表明积水量大小会影响图像灰度。对含有人工脱粘缺陷的铝蜂窝夹芯结构件,采用脉冲反射法对其粘接质量进行了超声C扫描成像检测研究,通过底波幅值成像得到了脱粘缺陷的超声C扫描数字图像。结果表明:数字射线成像和超声C扫描成像结合为蜂窝夹芯结构提供了一种数字化的无损检测方法。     

空气耦合超声技术在航空航天复合材料无损检测中的应用

制备预埋人工缺陷的蜂窝夹芯复合材料、模压复合材料和陶瓷基复合材料试样,利用自主研制的内置专用信号处理单元的空气耦合超声无损检测系统进行试验,实现GFRP蒙皮Nomex蜂窝夹芯复合材料模拟脱粘缺陷检测、模压复合材料模拟内部分层缺陷检测以及C/SiC复合材料模拟内部分层缺陷检测。试验结果表明,空气耦合超声无损检测技术可应用于蜂窝夹芯复合材料、模压复合材料以及陶瓷基复合材料构件的非接触无损检测,在航空航天工程领域应用前景广阔。     

一种基于小波分析的多层粘接结构缺陷信号提取方法

为了检测钢板和多层橡胶材料粘接而成的复合材料中的脱粘缺陷,采用了成熟的超声检测技术。对已有的超声波探伤仪进行了改造、并利用高速采集卡和LabVIEW开发环境,搭建了一套超声信号计算机采集分析系统。编程实现了对回波信号的采集,并在LabVIEW中调用Mat-lab脚本节点对信号进行了db7小波分解和重构。对第一层橡胶下有无脱粘缺陷的试件进行了对比试验,试验结果显示,脱粘区和粘好区的信号重构后有显著差异,表明该小波分析法可以有效地检测出第一层橡胶下的脱粘缺陷。     

蜂窝夹芯复合材料空气耦合超声检测技术研究

超声波通常借助液体耦合剂透射进入检测对象内部。然而,蜂窝夹芯复合材料板有时不允许采用液体进行声学耦合,导致常规超声检测技术无法应用于复合材料内部缺陷检测。由此,本研究提出蜂窝夹芯复合材料板的空气耦合超声成像检测技术。首先,通过优选探头参数、优化探头布置方法高效接收超声透射波;其次,基于透射波幅值进行超声C扫描成像;最后,结合金相方法分析图像特征。研究结果表明,空气耦合超声检测技术可对蜂窝材料进行成像检测,能够直观显示完好蜂窝结构、脱粘、芯层压缩,是一种可避免耦合剂污染的高精度复合材料无损检测技术。     

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。     

红外热像检测技术应用于蜂窝结构复合材料的检测能力评价

通过对人工缺陷样件进行设计和试验,研究了红外热像技术对玻璃纤维蒙皮、纸蜂窝夹层结构件的检测能力。通过试验得出了以下结论：闪光灯激励的红外热像检测技术目前可以检测出玻璃纤维蒙皮内部埋深2mm、直径6mm和直径10mm的分层缺陷。对于玻璃纤维蒙皮厚度为1mm的蜂窝夹芯结构件,应用红外热像检测技术可以检测出蒙皮与蜂窝芯间直径为6mm的脱粘缺陷。对于玻璃纤维蒙皮厚度为2mm的蜂窝夹芯结构件,应用红外热像检fjn4技术可以检测出蒙皮与蜂窝芯间直径为10mm的脱粘缺陷。     

脉冲反射法检测粘接缺陷的有限元模拟

为深入理解工件内脱粘状态与检测回波信号间的关联,使用有限元模拟技术对超声脉冲反射法检测粘接缺陷的工艺参数进行了计算分析。对超声检测时的激励信号进行了定量描述,经采样后将其作为位移载荷加载于探头区域内。首先对良好粘接工件,计算了探头接收到的检测回波信号;然后使用窄脉宽信号进行再次分析;最后,对工件中存在不同尺寸的脱粘情况进行了计算,将检测回波信号进行了对照分析。有限元模拟结果表明:使用脉冲反射法对钢铅两层金属间较薄的粘接层进行检测时,需要有效提高探头的分辨力,以识别出钢层一次与二次回波间的粘接层回波信号,使用此信号幅值可定量反映脱粘大小。     

超薄金属与陶瓷粘接件粘接质量的检测

采用透明玻璃粘接试块、人工缺陷对比试块验证了水浸超声脉冲回波反射法检测粘接件是完全可行的,通过设置闸门位置,能够采集不同位置的超声信号,有利于缺陷定位,并可检出最小1mm当量的人工缺陷。在此基础上,研究了水浸超声脉冲回波反射法对超薄金属与陶瓷粘接件粘接质量的检测,结果表明:能够有效检测出单个小气孔、密集小气孔和大面积脱粘等典型缺陷。     

层压板和蜂窝结构粘接缺陷的超声C扫描检测

介绍了用某超声C扫描检测设备检测碳纤维环氧层压板、碳环氧板纸蜂窝粘接结构、铝板铝蜂窝粘接结构三种材料粘接缺陷的试验结果。试验用的试块带有4,10,16mm三种尺寸的人工缺陷,用于模拟各种脱粘缺陷。采用喷水探头透射法,用5MHz超声检测层压板,用1MHz超声检测蜂窝结构,都得到了人工缺陷的清晰准确的C扫描图。对于厚度为135mm的纸蜂窝结构,因超声衰减太大,尚不能检测。     

基于超声特征成像技术的铝硅热障涂层脱粘缺陷检测

基于超声特征扫描成像检测技术,提取铝硅热障涂层与基体粘接面的超声反射波参数,利用相位特征和幅值特征来判断缺陷,判断热障涂层与基体结合面是否脱粘。试验样品的涂层厚度为0.5mm,基体厚度为1.5mm。通过人工方法在粘接面处制作人工脱粘缺陷。成像结果表明:结合面脱粘处的回波与正常位置的回波相比,不仅回波幅值增大,相位也发生明显变化;通过相位特征和幅值特征能够准确判断出缺陷并进行成像。最后,通过金相试验验证了超声特征成像技术检测热障涂层粘接的准确性与直观性。     

金属蜂窝结构粘接缺陷的机械阻抗法检测

介绍了用机械阻抗法检测金属蜂窝结构脱粘缺陷的方法。描述了机械阻抗检测的原理、探头和仪器的结构,对检测参考试块人工缺陷的试验和结果,以及初步应用于产品检验的概况。结论认为,机械阻抗法检测金属蜂窝结构脱粘缺陷的灵敏度和可靠性都能满足有关技术文件的要求。指出了机械阻抗法的优缺点,以及单触点探头与双触点探头在应用方面的差异。     

金属壳体粘接结构件的超声检测

为了实现钢铅金属两层壳体粘接结构的脱粘缺陷检测,研究了超声纵波多次反射法和超声透射法。分析了两种检测方法的优缺点,采用两种方法对钢铅两层粘接试样进行了检测试验,并对试样进行了解剖对比。检测结果表明,两种方法都能检测出钢铅金属两层粘接结构中的脱粘缺陷。     

匹配追踪方法在超声检测信号去噪中的应用

超声检测中回波信号的噪声抑制对于正确分析材料的内部属性至关重要。匹配追踪方法把信号表示成与其结构匹配波形（原子）的线性展开。它能够自适应提取和原子相关的信号结构。从而实现了噪声抑制。超声信号处理中，根据回波特点，采用与其结构相似的Gabor原子。能够有效匹配超声信号中的回波信息。分别对不同信噪比下的仿真信号和试验信号用Gabor原子库进行匹配追踪方法去噪处理。并和小波去噪效果进行了比较。试验结果表明。利用该方法进行超声信号去噪处理能取得比小波去噪更好的效果。     

碳纤维增强树脂基复合材料结构的超声检测

随着复合材料结构及其制件在航空航天领域中的广泛应用,对复合材料的无损检测技术也提出了更高的要求。通过制作埋有不同大小人工缺陷的碳纤维增强树脂基复合材料的胶接结构、层压结构和蜂窝夹层结构试块,并对这些试块进行超声检测试验,分析了如何设置超声检测参数才能有效检出预埋缺陷的方法。结果表明:选取合适的检测设备和检测参数,能够全部检出人工预埋缺陷,验证了超声方法对碳纤维复合材料结构检测的有效性。     

飞机复合材料构件的原位红外热成像检测

采用闪光灯激励红外热成像无损检测系统(IR-Thermography),对一组模拟飞机复合材料结构的人工缺陷试件进行了检测。结果表明,缺陷埋深是决定试验件中人工缺陷检测灵敏度和检测能力的关键因素;只要选取适当的检测工艺参数,热激励红外成像检测技术能可靠检测出复合材料结构中一定大小和埋深的分层、蒙皮脱粘及蜂窝芯体塌陷等缺陷,且检测不受工件表面形状的影响,该技术是一种高效、可靠的飞机复合材料结构原位无损检测方法。     

蜂窝夹层结构基板脱粘问题分析

蜂窝夹层结构基板经热真空试验后,其正面局部出现了鼓泡脱粘现象,脱粘形式有2种,一种为聚酰亚胺膜与网格面板脱粘,另一种为网格面板与加强板脱粘。通过对聚酰亚胺膜与网格面板脱粘界面的宏微观观察,确定两者在脱粘前粘接良好,为外力导致的脱粘;通过对网格面板与加强板脱粘界面的宏微观观察,及胶膜的红外光谱分析、DSC测试、挥发分测试,确定网格面板与加强板在脱粘前未形成良好的粘接,该不良粘接可能与设计、工艺控制有关,与胶膜质量无关。     

超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理

利用复小波变换法对井壁回波信号进行包络提取,并采用基于复小波变换的井壁回波信号处理方法进行了超声相控阵成像检测试验。试验结果表明,基于复小波变换的井壁回波信号处理方法能够准确提取井壁超声幅度数据,从而有效地提高检测系统的信噪比,增强图像对比度,获得更好的井壁成像显示效果。     

激光电子剪切散斑干涉成像技术在复合材料检测中的应用

介绍了研制的激光电子剪切散斑干涉成像系统的原理及结构组成,对散斑图像进行了图像处理分析.用该系统检测玻璃纤维蜂窝结构件的模拟脱粘缺陷,缺陷散斑图像清晰可辨.试验证明,该系统可成功用于复合材料结构和蜂窝夹层结构的无损检测.     

镁合金粘接层失效的非线性超声检测研究

粘接层脱粘问题直接影响材料或结构的整体性能,需要采用合适的方法尽早检测。针对此问题,提出利用非线性超声无损检测方法对其进行检测,建立了粘结层失效的非线性超声测试系统,对脱粘不同程度的镁合金粘结层试件进行了试验研究,有效测量了表征粘接层失效程度的超声非线性系数β,结果表明超声非线性系数对镁合金粘结层失效非常敏感,且随脱粘程度呈二次函数关系增加;同时,建立了有限元仿真模型,对脱粘不同程度的镁合金粘结层试件进行了有限元数值仿真,仿真结果和实验结果在变化趋势上近似一致,进一步证明非线性超声检测技术可以用于粘接层界面失效的无损评价。     

小波奇异性检测在超声信号处理中的应用

缺陷回波法是超声检测的常用技术,但回波信号常受到各种噪声的干扰,为使超声自动探伤系统能够对缺陷进行准确检测,必须对受噪声干扰的信号进行处理。介绍了通过小波变换对奇异性信号进行检测的原理,利用该方法对超声波回波信号进行了分析。试验结果证明小波奇异性检测方法能有效消除噪声干扰,并准确检测出缺陷位置。