飞机多层结构铆钉孔周缺陷的阵列脉冲涡流检测

飞机多层金属铆接结构中铆钉周边缺陷的检测是无损检测领域中的难点。基于阵列脉冲涡流检测技术,采用线性阵列矩形探头并用TMR芯片接收信号,采用旋转式扫描的检测方法对铆钉孔周缺陷进行检测。结果表明,缺陷和阵列轴线存在一个最佳角度检测点,旋转式扫描方法对铆钉孔周缺陷具有显著的检测效果。     

脉冲涡流阵列缺陷成像检测技术

脉冲涡流阵列系统具有大面积、快速检测的优点,可用于金属表面裂纹的自动在线检测。在无损检测领域,应用成像技术可以直观地观测到被检测物体的缺陷位置及大小,提高检测人员的工作效率,促进无损检测技术的应用普及。设计了一套脉冲涡流阵列检测系统,包括脉冲涡流阵列探头。应用该系统对标准铝合金试件的缺陷进行了初步的成像处理,给出了标准铝合金试块缺陷成像检测结果,并指出今后的工作方向。     

飞机多层金属结构脉冲涡流检测提离效应的抑制

探头提离造成的信号畸变是脉冲涡流检测中主要干扰之一。本研究针对飞机多层铆接结构脉冲涡流检测中的提离效应进行抑制,采用一种基于提离数据库的峰值补偿方法对探头提离效应进行了一定程度的抑制。通过线性阵列探头获取提离补偿后的信号峰值,组成幅值矩阵,实现成像检测。对比探头提离的抑制效果,实验结果表明,该方法能够有效地运用于多层金属结构近表面及深层缺陷的提离检测。     

基于阵列重叠成像技术的车轴超声检测系统

介绍了一种基于超声阵列重叠成像技术的车轴检测系统,针对轨道交通车辆实心车轴易产生缺陷的部位,制定了专用阵列超声检测工艺,设计了轴端和轴身两套阵列超声扫查装置,开发了多通道阵列超声数据采集系统和专用检测软件。整套检测系统可分别从车轴的轴端和轴身对车轴易产生缺陷部位进行重叠覆盖超声检测,并运用了多种成像方式,对车轴的缺陷进行准确描述,提高了车轴检测的一致性、重复性和效率。     

复杂曲面粘接结构的阵列成像检测

直升机桨叶前缘加热组件为复杂曲面多层粘接结构,其粘接质量影响着桨叶乃至整机的安全。目前针对加热组件脱粘缺陷的超声检测,存在缺陷信号提取困难、单探头检测效率低等问题。针对存在的问题,研究了声波在多层介质中的传播规律,明确了结构中不锈钢/橡胶粘接层缺陷的识别方法,针对加热组件的复杂形状及扫查需要制作了阵列探头,对试样及实际加热组件进行了阵列成像检测。结果表明,采用阵列成像方法可检测加热组件不锈钢/橡胶层的脱粘缺陷,且缺陷形貌准确清晰。     

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。     

相控阵超声检测曲面阵列与平面阵列的对比

在小径管相控阵超声检测中,平面阵列与曲面阵列的耦合效果与聚焦效应是影响检测效果的关键因素。分析了两种换能器的缺陷成像特点,进行了两种换能器对相同缺陷的成像效果对比试验,结果表明曲面阵列在小径管检测应用中具有更高的信噪比和更好的成像效果,而平面阵列需增加补偿来达到曲面阵列的检测效果。     

相控阵超声无损检测系统的研制

以探讨相控阵超声无损检测系统的研制为目的，从相控阵原理着手，对检测系统的工作机理及系统组成进行简略阐述，重点研究阵列探头设计、相位精确控制、超声信号模拟／数字处理及缺陷成像中的关键技术。最后利用系统进行了试块检测成像对比试验。初步试验和研究表明，相控阵超声无损检测系统比传统单探头超声无损检测具有信噪比高、缺陷分辨力强、有效探伤范围宽以及工作效率高等特点。     

飞机铆接结构的远场涡流传感器设计及试验研究

飞机的结构件在铆接时存在铆接误差与应力集中,且在疲劳载荷的作用下容易产生疲劳裂纹,影响飞机的飞行安全性。针对铆接结构的隐藏缺陷,现有技术难以检测,而远场涡流检测技术不受集肤效应的限制,对铆接结构缺陷的检测具有潜在优势。本研究对铆接结构的隐藏缺陷开展远场涡流检测试验研究,从远场涡流检测理论出发,研究激励/检测线圈距离、匝数与检测频率、灵敏度的关系,在此基础上优化远场涡流传感器的激励参数。结果表明:当激励线圈的匝数为1 000,可感生出较强的涡流场;由于检测线圈采用的是差分形式,当检测线圈距离为7 mm时,检测信号幅值最大,且根据幅值特性或相位特性任一个信号,可准确对缺陷进行定位。     

铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的涡流阵列检测

利用涡流阵列检测系统对铝合金搅拌摩擦焊焊接接头进行数字成像检测试验。开展了检测工艺研究,确定了合适的检测参数,并对搅拌摩擦焊产品同时采用涡流阵列与着色渗透两种检测方法进行检测。通过对比试验发现,这两种检测方法的检测结果相近,成像结果清晰。研究结果表明,涡流阵列检测技术可用于铝合金等材料搅拌摩擦焊焊缝的表面及近表面缺陷的检测,能实现快速、精确、数字化的成像检测。     

半空心铆钉自冲铆接工艺过程的数值模拟

采用DEFORM-2D软件对半空心铆钉自冲铆接工艺过程进行数值模拟,分析了铆接成形过程、应力应变和行程载荷变化趋势.采用观察铆接截面形状和行程-载荷曲线的方法,分析了凹模凸台高度和铆钉材料对铆接接头质量的影响.结果表明,在一定范围内增加凹模凸台高度,能提高铆接接头的自锁性能;适当硬度的铆钉有利于形成具有良好的力学性能的铆接接头.     

受剪载荷下C/SiC铆接接头应力数值模拟与实验验证

通过建立有限元模型研究C/SiC铆接接头剪切应力分布及接头剪切破坏形式,并采用实验的方法对模型的准确性进行验证。计算结果表明:按本研究方案尺寸设计的C/SiC铆接接头受剪切载荷时,应力分布合理,以铆钉被剪断的方式破坏。实验验证中所有接头以铆钉被剪断的形式破坏,断口出现在连接板内侧,与计算结果一致,说明本研究所建立的计算分析C/SiC铆接接头的破坏形式的模型是合理的。     

Pulsed eddy current technique for defect detection in aircraft riveted structures

The Pulsed Eddy Current (PEC) technique is an effective method of quantifying defects in multi-layer structures. It is difficult to detect defects in riveted structures of aging aircraft. Based on theoretical analysis of PEC technique, three different probes, including a differential hall probe, a differential coil probe, and a two-stage differential coil probe are designed to detect this kind of defects. The averaging method and wavelet analysis method are used to de-noise the hall response signals. By selecting peak amplitude and zero-crossing time of response signal in time domain as key features, defects in riveted structures can be detected effectively. The experimental results indicated that the differential coil probe acted as effectively as the differential hall probe. The defects between third layer and fourth layer in riveted structures can be detected by utilizing the two-stage differential coil probe. The PEC technique has a promising application foreground in the field of aeronautical nondestructive testing.     

机器人自动压铆控制系统设计

为解决传统人工铆接效率低、一致性差等问题,开发一套机器人自动压铆集成控制系统。通过PLC控制机器人和压铆机,实现复杂工件的自动分区域压铆过程,并可以实时监控设备的参数和状态。压铆试验结果表明:工件的自动压铆时间约为170 min,效率提升60%,铆接产品一致性良好。设计方式可移植到工业机器人其他应用领域,具有较强的借鉴意义。     

自冲铆接凹模损伤对铆接质量的影响

采用了试验结合有限元仿真的方法,对自冲铆接(Self-Piercing Riveting,SPR)设备中的重要部件凹模出现的不同程度的损伤情况可能对SPR接头质量产生的影响进行了试验研究。对凹模的受损情况进行统计分类,根据凹模的受损程度将凹模分为早期受损、中前期受损等5个级别。使用不同受损程度的凹模对厚度为1. 5 mm的A6111铝板进行自冲铆接,测量铆接接头的外观质量与接头剖面几何参数。通过拉伸-剥离仿真试验,探究凹模断裂损伤对SPR铆接接头的连接质量的影响。试验结果表明:凹模损伤会对接头表面外观质量造成损伤,并且会随着凹模损伤程度的增加而增大;凹模没有发生断裂时,凹模损伤对接头剖面的几何参数不会产生太大影响;凹模发生断裂,会降低接头的连接质量。     

铝锂合金压铆壁板残余应力与疲劳性能分析

自动压铆是航空制造工业中的重要装配技术,压铆过程结束后铆孔周围产生的残余应力的分布形式与压铆结构的疲劳性能息息相关。本文使用ABAQUS软件建立了2060-T8铝锂合金壁板压铆过程的有限元模型,通过有限元分析发现了压铆后铆孔壁面上的残余应力由靠近镦头处到靠近钉头处逐渐降低的分布规律。随着压铆力由28.5kN增大至46kN,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板孔壁平均残余应力提高33%,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升180%;铆钉材料为7050-T73的压铆壁板孔壁平均残余应力提高58%,残余应力沿壁板厚度上分布的均匀度提升184%。疲劳裂纹萌生于铆接下板孔壁附近,随着压铆力由32.5kN增大至42kN,铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升了31%~80%,铆钉材料为7050-T73的压铆壁板疲劳寿命提升6%~161%。相比于铆钉材料为7050-T73的压铆壁板,相同工艺条件下铆钉材料为2117-T4的压铆壁板疲劳寿命提升12%~44%。     

腐蚀环境下自冲铆接头竞争失效机制及力学性能分析

为研究腐蚀环境下自冲铆接头失效模式的转变机理和力学性能特征,采用0.6 mol/L的NaCl溶液对多组自冲铆接头进行周浸腐蚀试验,通过力学测试和扫描电子显微镜对接头的力学性能及失效模式进行分析. 结果表明,异质接头的失效模式随腐蚀周期延长由 Ⅰ 向 Ⅲ 转变,转变速率取决于接头材质,同质接头的失效模式不受腐蚀周期的影响. 短期腐蚀下,搭接区板间腐蚀产物使得同质和异质接头失效载荷均有所上升;异质接头上升幅度较大,腐蚀后期其失效载荷较同质接头损失严重. 异质接头稳定性较差,凸模制备的同质组合接头较平模稳定性好. 异质接头电化学腐蚀剧烈,下板铆接点底部材料的脱落由应力集中所产生的撕裂纹所致.     

Riveted assembly modelling: Study and numerical characterisation of a riveting process

In the field of structural stress analysis and especially in transitory dynamics (crash and impact simulations), study/design accuracy requires increasingly predictive models. A compromise between cost and precision entails modelling and simplification of all the link elements. Riveting is a particularly sensitive case. The characteristics needed to ensure effective modelling are indeed difficult to measure. This paper presents adjustment of a numerical model simulating a riveted link using a number of different approaches. The results analysis considerably improve knowledge about the riveting process and behaviour of riveted links. This study will pave the way for resistance tests to be conducted in order to numerically characterise riveted links under load. The aim is to develop an approach that reduces the model size and calculation time without adversely affecting the validity of the simulation results, and to show the effect of strains and residual stresses on the link in post-riveting.     

基于有限元分析的铆螺母铆接厚度影响研究

以某新型奥氏体不锈钢铆螺母为研究对象,基于ABAQUS、SolidWorks软件建立铆螺母铆接过程有限元仿真模型,结合有限元分析与试验研究,探究夹层厚度对铆接镦头形貌、铆螺母拉脱力、铆接连接结构拉伸性能的影响规律,分析夹层厚度对铆螺母铆接变形及铆接结构力学性能的影响机制。有限元仿真结果与试验结果一致,随夹层厚度增加,最大拔出力先增大后减小。研究结果显示：该型号铆螺母在夹层厚度为3.5 mm时,铆接结构轴向拉脱力最大,且整体连接结构拉伸性能最好。     

汽车用钢铝异种材料的自冲铆接工艺智能优化

为了提高钢铝异种材料的铆接强度和平整度,提出了神经网络与启发式算法相结合的工艺优化方法.分析了自冲铆接工艺流程,确定了铆接接头质量参数和影响接头质量的工艺参数.设计了铆接实验,采用单隐藏层神经网络对质量参数与工艺参数间的非线性关系进行拟合.经过分析,拟合误差符合正态曲线分布,且误差均值接近于0,误差标准差极小,说明单隐...