激光超声技术在先进复合材料无损检测中的应用研究

为实现航空航天先进复合材料的非接触、高精度检测,研究激光超声技术在复合材料无损检测中的应用。制备预埋人工缺陷的碳纤维树脂基复合材料和陶瓷基复合材料试样,利用自主研制的激光激励、激光探测的全光学激光超声无损检测系统进行试验研究,实现碳纤维复合材料层压结构模拟分层缺陷检测,层压复合材料紧固孔边沿分层检测,以及陶瓷基复合材料分层检测。研究结果表明:激光超声检测技术可以有效检出碳纤维树脂基复合材料内部直径2 mm以上分层型缺陷,可检出碳纤维复合材料紧固孔边沿的小尺寸分层,可表征C/SiC复合材料内部直径5 mm以上分层,在航空航天工程领域应用前景广阔。     

碳纤维复合材料涂层厚度的涡流测量

利用涡流仪对带涂层碳纤维复合材料的涂层厚度进行测量,分析检测频率及涂层厚度对涡流检测信号的影响,然后利用扫描电子显微镜测量涂层厚度,对比涡流法和电镜法测量所得的涂层厚度值。试验结果表明,两者数值很接近,误差较小。涡流法可望实现碳纤维复合材料涂层厚度的高精度测量。     

钛管涡流检测的频率选择及其汽蚀减薄缺陷的定量

在凝汽器钛管的涡流检测中,采用不同的检测频率,以使涡流渗透一定厚度的管壁,从而达到检出缺陷的目的,并且介绍了不同检测频率对缺陷定量测量的差异性。通过理论分析及实际现场检测试验,总结了凝汽器钛管涡流检测时,选择检测频率以及定量检测外壁减薄类缺陷的一般方法,可为在役检测提供参考。     

单向碳纤维增强复合材料的锁相涡流热成像检测盲区

以单向碳纤维复合材料为研究对象,使用锁相涡流热成像技术对试件加热并记录了红外热像图,获得具有较高信噪比的幅值和相位图;对涡流加热过程建立了有限元模型并进行了仿真分析。试验结果表明:单向碳纤维复合材料会产生加热盲区,涡流加热存在非均匀性;仿真结果与试验结果有较高的一致性,涡流向量中与碳纤维垂直的分量直接导致了涡流加热的非均匀性。检测盲区的发现,有助于指导碳纤维增强复合材料的涡流热成像无损检测。     

金属亚表面腐蚀缺陷的脉冲调制涡流磁场梯度成像

由于工况复杂,在役金属构件极易产生亚表面腐蚀缺陷,严重影响其安全运行。脉冲调制涡流检测技术是一种新型脉冲涡流检测技术。相较传统脉冲涡流检测技术,其在金属构件缺陷检测和评估中具有优势;将其与磁场梯度测量技术有效结合,探究其在金属构件亚表面腐蚀缺陷检测中的成像方法和技术优势。通过有限元分析,发现相较脉冲涡流磁场梯度信号,脉冲调制涡流磁场梯度信号对金属亚表面腐蚀缺陷边缘识别具有更高的灵敏度。并且,搭建了相关试验系统,通过试验验证了仿真分析结论。试验结果表明,脉冲调制涡流磁场梯度检测信号对金属构件亚表面腐蚀缺陷成像具有更高的精度,有利于缺陷的检测。     

基于有限元仿真的核电站传热管涡流检测

核电是公认的清洁能源,但核电安全问题日益引起人们的高度关注。采用有限元仿真的方法研究了核电站蒸汽发生器传热管缺陷特征与涡流阻抗信号之间的关系。利用内穿式差动Bobbin线圈对传热管缺陷进行了数值模拟检测。研究了缺陷形状结构对缺陷信号特征的影响,分析了检测频率、裂纹宽度和裂纹深度对缺陷信号特征的影响。通过对仿真试验结果的分析,发现不同缺陷结构、不同缺陷宽度、不同缺陷深度及不同检测频率对涡流阻抗信号影响具有各自明显的规律。该研究成果对核电站在役管道的涡流无损检测具有重要的实用价值和理论意义。     

相控阵超声检测技术在碳纤维结构分层缺陷检测中的试验

以碳纤维层压结构中容易产生的分层缺陷为研究对象,采用相控阵超声检测技术进行CIVA仿真和检测试验。通过声场及缺陷的建模和CIVA仿真检测试验,得出了碳纤维层压结构分层缺陷的理想检测参数。设计制作了模拟分层试验件,并进行实际检测试验,结果表明相控阵超声技术可以有效地检测该类缺陷。     

碳纤维复合材料热损伤涡流检测技术研究

利用涡流检测技术对碳纤维复合材料热损伤进行检测。分别在1.00、2.00、3.33、5.00 MHz检测频率下，对3个热损伤程度不同的损伤点进行检测，采集各频率下的检测线圈归一化阻抗曲线，并对其进行X、Y方向的分解，利用信号幅值变化识别热损伤区域，最后采用水浸超声C扫描检测方式对涡流检测结果进行验证。结果表明:热损伤程度及热损伤面积大小对涡流阻抗显示有明显影响，热损伤程度越严重，曲线幅值变化越大；热损伤面积越大，曲线越宽；频率变化改变了阻抗曲线的相位，但对检测效果的影响不明显。所测出的热损伤区域虽有误差，但与水浸超声C扫描检测结果接近。该研究对碳纤维复合材料热损伤评估具有参考价值。     

碳纤维复合材料X射线照相检测

碳纤维复合材料具有许多独特的优点 ,其在航空航天飞行器上的应用已引起人们的浓厚兴趣。对碳纤维复合材料成形工艺及无损检测技术的研究愈来愈引起人们的关注。结合我公司碳纤维复合材料构件新产品的研制情况 ,自 1985年以来 ,我们对碳纤维复合材料无损检测进行了一些试验 ,制作了模拟缺陷对比试块和阶梯试块等 ,并进行了Ｘ射线照相和超声探伤试验 ,积累了一定经验。试验表明 ,用各种无损检测方法对碳纤维复合材料各种缺陷进行“会诊” ,对于加深人们对碳纤维复合材料缺陷的直观感和定性、定量认识 ,完善其方法和工艺部门进一步改进产品质…     

电站锅炉水冷壁管远场涡流检测

电站锅炉水冷壁管泄漏事故将影响到机组的安全、经济运行。利用远场涡流检测技术可发现在役水冷壁管的金属缺陷。介绍了远场涡流检测技术的原理、特点以及检测工艺等。采用高性能涡流检测系统,配合外置式多通道探头,对电站锅炉在役水冷壁管进行远场涡流检测,取得了良好的效果,为电站锅炉质量监督和安全运行提供了行之有效的手段。     

玻璃钢夹砂管道典型缺陷检测技术研究

在分析玻璃钢夹砂管道典型缺陷的基础上,分别采用DR检测技术、相控阵检测技术对其典型缺陷进行了无损检测研究。检测结果表明:DR检测技术能够有效地检测出试件的体积型缺陷,而对于复合材料层合结构中典型分层类缺陷正面检测时不易发现,只能通过侧面检测辅助判断;超声相控阵检测技术可以检测出试件中的气孔类体积型缺陷以及分层类缺陷,但由于在复合材料层合结构中声波衰减严重,本研究中采用的2.25MHz频率的探头只能检测到玻璃钢-夹砂层界面以下深度约15mm处回波。这说明2.25MHz频率超声探头不能够穿透该复合材料,不适用于该类复合材料管道的检测,需要探索更低频率的探头对其进行检测验证。     

铝薄板模拟分层缺陷的阵列涡流检测仿真

采用阵列涡流检测方法对4mm厚铝薄板进行检测,用不同孔径、不同埋深的平底孔模拟分层缺陷,通过Ansys仿真和试验检测工艺参数、缺陷大小与埋深对阵列涡流信号的影响。结果表明:阵列涡流检测在探头以标称频率工作时灵敏度最高,在缺陷直径8~12mm范围内,相同尺寸的缺陷,埋深越小,感应电压越大,相位滞后角减小;埋深相同的缺陷,缺陷尺寸对相位值影响较小,可以通过感应信号相位来确定分层缺陷埋深。     

碳纤维复合材料全聚焦3D相控阵超声检测

针对209P型转向架使用碳纤维复合材料的无损检测,采用全聚焦3 D相控阵超声检测技术进行试验研究.通过试验结果表明,全聚焦3D相控阵超声检测具有缺陷图像显示直观、缺陷定量准确等特点,能够实现对209P型转向架使用的碳纤维复合材料质量管控.全聚焦3D相控阵超声检测为碳纤维复合材料的检测提供了一种新思路和新途径,对复合材料...     

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。     

动车牵引电机铝合金零件表面缺陷的涡流检测

铁路牵引电机铝合金零件表面疲劳缺陷的在役检测,由于条件限制无法采用渗透方法进行,本文介绍了采用涡流高频屏蔽探头在表面未脱漆的状态下对电机端盖关键部位进行表面缺陷检测的工艺试验过程和检测参数,对实际检测效果进行了说明.     

电磁层析无损检测系统中碳纤维复合材料缺陷重建的仿真

在电磁层析成像系统中,对带缺陷的碳纤维复合材料进行了图像重建仿真。分别建立了单方向和编织型材料的Ansoft Maxwell三维模型来显示碳纤维复合材料的方向性,仿真结果和试验基本符合。对于单方向的碳纤维复合材料,采用了简单比较法和线性反投影算法来确定缺陷的位置。结果表明,使用更加精确的重建算法的电磁层析无损检测技术可以用来探测碳纤维复合材料中的缺陷．     

复合材料分层缺陷的激光超声检测

复合材料的结构健康状况将直接影响航空航天飞行器的飞行安全,其中的制造缺陷会对材料的特性造成影响,因此需要对复合材料的内部结构进行无损检测。基于激光超声技术研究了复合材料分层缺陷的无损检测方法,应用构建好的激光超声检测系统,对复合材料的厚度及内部分层缺陷进行检测,对缺陷的深度进行定位,并基于三次样条插值算法对复合材料的分层缺陷进行重构。研究结果表明:该技术具有较高的空间分辨率、测量精度及重构效果。     

超声热成像检测应用实例

简要介绍了超声热成像检测方法的基本原理和特点。该方法利用激励超声波在缺陷处产生机械振动,使缺陷处因热弹效应和滞后效应等原因释放出热量,用红外热像仪对此局部发热过程进行监测,最后对图像进行分析。由于激励信号的频率调制和特殊的图像处理方法,超声热成像检测法优势独特。对某航空碳纤维增强复合材料的检测表明,该方法能有效检测出裂纹、分层或破裂等缺陷,应用前景广阔。     

在役飞机蒙皮夹层腐蚀涡流检测

涡流检测是对金属多层结构内层腐蚀检测的首选方法。为解决检测在役飞机蒙皮多层结构夹层腐蚀问题,采用了低频涡流检测方法。综合上层下底面和下层上表面腐蚀的信号幅度、相位分离度各方面因素,选取了最佳频率,制作了专用的涡流探头,运用阻抗分析图中相位和幅度的变化,有效区分了不同层的腐蚀缺陷。试验结果与理论分析相吻合,成功地解决了飞机大修蒙皮夹层腐蚀检测问题。     

相位放大技术在远场涡流检测中的应用

远场涡流(RFEC)技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术,该技术适合于金属管道,尤其是铁磁性管道的在役检测.但是,由于远场涡流检测时频率低且相位变化微弱,为了更好地通过远场信号分析判断被检样品的不同缺陷,仪器必须具备相位放大功能.简要介绍爱德森公司研究开发的涡流相位放大技术.