基于小波变换的超声导波管道腐蚀C扫描

常规超声导波回波信号处理是基于A扫描分析,存在易漏检、无法定位缺陷周向位置等不足,选用L（0,2）模态中心频率为48kHz的导波进行管道检测实验,通过对A扫描检测回波与腐蚀缺陷的对比分析,提出了对A扫描检测回波先进行小波变换处理,再进行log线性化处理,最后使用C扫描显示管道腐蚀检测结果的回波信号处理方法。实验表明,所提方法可有效地检测各类管道腐蚀缺陷,并准确地定位缺陷的轴向和周向位置,为导波技术的实际工程应用提供简单有效的方法。     

固体火箭发动机复合壳体胶接质量的自动化超声C扫描检测

为解决采用人工手动超声A扫描检测某型号固体火箭发动机燃烧室壳体与绝热层胶接质量时,检测结果追溯性差、检测波形无法实时保存等问题,设计并研制了复合壳体胶接质量自动化超声C扫描检测系统;运用该系统实施检测工作,减少了人工操作,提高了检测效率,提升了检测结果的可靠性。     

氧化石墨烯改性碳纤维复合材料抗冲击行为研究

使用单层纳米氧化石墨烯（NGO）粒子对环氧树脂进行改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备了[±45/0/90]_2S铺层角度下的纯树脂及单层NGO改性碳纤维复合材料（CFRP）层合板。通过落锤冲击试验、超声C扫描检测、冲击后压缩试验等对纯树脂及单层NGO改性CFRP进行实验研究。结果表明,纯树脂及单层NGO改性CFRP在损伤阻抗及损伤容限实验中均存在拐点现象,且拐点出现在相同深度位置,其中纯树脂CFRP拐点位置为0.51 mm,单层NGO改性CFRP拐点位置为0.43 mm;相对于纯树脂CFRP,单层NGO改性CFRP可以显著提高复合材料的抗冲击性能及冲击后的压缩性能;通过对冲击后凹坑深度及凹坑面积进行数据模拟,可以用拟合公式实现对复合材料的损伤预测。     

电热载荷对CFRP复合材料冲击后压缩性能研究

采用实验室电热载荷试验环境与测试平台,测试了CFRP复合材料在多种电流制度下试样的表面温度分布,并获得了CFRP复合材料电阻在不同电流强度下的变化规律,初步揭示了CFRP复合材料的电阻与电流强度之间呈线性递减的关系;对五种不同电流处理的CFRP复合材料进行了冲击后的剩余压缩强度试验(CAI)测试,试验后采用超声C扫描检测、外观检查与断口侧面宏观观察方法对损伤与失效特征进行了对比分析。研究结果表明,CFRP复合材料的剩余压缩强度随通入电流强度的大小呈先保持不变后下降的趋势,当电流超过20A时,试样表面冲击凹坑深度和冲击损伤面积增长较快,分层损伤与纤维断裂现象越来越严重。     

CF布包裹工艺对CFRP弹簧刚度的影响

采用拉挤和模压成型工艺制备了碳纤维(CF)增强塑料(CFRP)弹簧,采用CF布包裹工艺对弹簧进行了强化。使用微机控制电液伺服万能试验机对弹簧进行了静态压缩实验,使用扫描电子显微镜(SEM)对实验弹簧裂纹处微观形貌进行了观察分析,运用理论模型对实验结果进行了验证。研究表明,CF布是很好的补强材料,可以在不明显增大CFRP弹簧尺寸、质量的情况下,通过包裹强化工艺有效地提高弹簧的刚度。CF布包裹角度对CFRP弹簧刚度的影响很大,其中90°CF布包裹工艺最优,CFRP弹簧刚度达到11.78×103 N/m,较未包裹强化CFRP弹簧刚度提升了164.7%。通过理论模型计算发现,实际实验结果偏低,表明减小拉挤过程中CF布包裹角度的偏移量,是CF布能充分发挥强化作用的关键因素。     

碳纤维/环氧树脂层压板孔隙率及力学性能的试验表征

 采用超声C扫描、显微镜分析及图像分析软件对层压板的孔隙含量、分布、形状及尺寸进行了定量表征,分析了孔隙率对纵向拉伸强度、压缩强度和层间剪切强度的影响规律。结果表明,铺层方式影响孔隙的分布;对于两种铺层形式的层压板,孔隙等效直径和纵横比都随孔隙率的增加而增加;随着固化压力的不断减小,孔隙率不断增大,层间剪切强度、纵向拉伸强度和压缩强度不断下降,且铺层方式影响纵向拉伸模量变化。     

固化压力对复合材料层压板力学性能的影响

孔隙的存在是碳纤维复合材料层压板固化成型过程中不可避免的缺陷,并且会对其性能产生很大的影响。复合材料层压板构件成型过程中,固化压力是影响制件内部孔隙大小的一个重要固化成型参数。通过施加不同的固化压力,制备了0、0.15、0.35 M Pa三种不同固化压力的复合材料层压板试样,对试样进行了无损探伤、显微检测、层间剪切与弯曲实验,对比分析了实验件的无损探伤结果、显微结构和力学性能。结果表明,层压板样件内部孔隙会因固化压力的减小而增大,并沿着铺层方向扩展,以致于出现层压板分层,同时导致复合材料层压板的剪切强度与弯曲强度降低。     

相控阵超声检测技术在碳纤维复合材料分层缺陷的应用研究

碳纤维复合材料在热成型过程中易产生分层缺陷,本文研究了相控阵超声检测技术对于分层缺陷的定量结果,以及人员检验技能水平对于该测量系统的影响程度。通过预埋不同深度、不同直径的分层缺陷制备试样,使用相控阵超声的B、C扫描图像进行检测分析,并对此测量系统进行分析。结果表明：相控阵超声检测技术能够较准确定量且直观呈现分层缺陷,且检测结果受检验员技能水平影响程度很小。     

傅里叶变换在玻璃钢复合材料胶接质量检测中的应用

通过对钢/玻璃钢的胶接质量的超声信号进行傅里叶变换并分析,发现超声波在钢里面产生了共振。因胶接良好时玻璃钢对超声信号的衰减使得其共振幅值要明显小于脱粘超声信号,再通过对比不同特征下的超声C扫描图像,发现只有在基频幅值下的超声C扫检测效果和常规超声C扫检测效果一致。因此可以通过超声幅-频曲线来评价钢/玻璃钢的胶接界面是否存在脱粘。     

航空复合材料层压板钻孔分层缺陷相控阵检测参数优化

在航空复合材料层压板机械钻孔加工中,分层损伤是影响钻孔连接装配性以及材料使用寿命最严重的一类缺陷。超声相控阵因其检测速度快、灵活性好、结果显示直观等优势被广泛应用于复合材料缺陷检测研究中。为了提高相控阵检测复合材料分层缺陷的检出率和成像质量,研究了阵元数、焦距、脉冲宽度分别对成像检测结果的影响,获得了各参数变化的影响规律及钻孔分层缺陷相控阵成像检测各参数最优设置,为后续利用相控阵技术开展航空复合材料层压板钻孔分层缺陷检测方法研究提供参考。     

复合材料孔隙含量超声检测系统的设计研究

本文结合碳纤维复合材料内部孔隙含量的超声检测理论模型,阐述了计算机控制超声检测系统数据采集和数据处理的原理和实施方法.重点对数字超声卡的操作、时域波形信号的处理、复合材料孔隙率的C扫描成像显示以及直方图分析等关键问题进行分析研究,开发相应的软件应用模块,构建合适的自动化超声检测系统,以满足实际工程中超声检测的要求.     

Characterization of disbonds in a nuclear radiation protection structure using laser ultrasonics

Characterization of disbonds in a nuclear radiation protection structure (NRPS) has been investigated by laser ultrasonics. Characteristics of laser ultrasonic waves in an NRPS have been researched by simulations and experiments. The signal-to-noise ratio of laser ultrasonic signals in the adhesive structure can be improved by wavelet threshold de-noising (WTDN) and band-pass filtering. Original laser ultrasonic signals were processed by WTDN to implement C-scans which have high contrast to noise ratio. Laser ultrasonic C-scan results can accurately characterize the disbonds, which are in reasonable agreement with the immersion ultrasonic detection result. Therefore, laser ultrasonics has potential for non-destructive evaluation of the bonding quality of NRPSs.     

国产碳纤维CCF300增强QY8911双马树脂含孔复合材料拉压疲劳试验研究

碳纤维树脂基复合材料（CFRP）层合板的疲劳性能决定了结构的安全性和可靠性。其寿命预测的研究具有重要的工程意义。依据碳纤维复合材料拉压疲劳试验标准,对含孔国产碳纤维CCF300／QY8911复合材料进行了5个不同应力水平下拉压疲劳试验,分析了疲劳试样断口,表征了中央含孔国产碳纤维CCF300／QY8911复合材料在疲劳载荷作用下的破坏过程,获得含孔复合材料层合板的条件疲劳极限,在此基础上,建立了复合材料的S-N曲线。利用该曲线可对中央含孔复合材料进行疲劳寿命预测。10^6下的条件疲劳极限为平均应力的48％（即150．3MPa）。     

Strain rate-dependent deformation behaviors of multi-layer carbon fiber reinforced polymer laminates

This paper focuses on the contributions of diversities of strain rate and orientations for aggravating the diversities of micro failure behaviors on carbon fiber reinforced polymer (CFRP) laminates. A miniature horizontal type tensile tester is employed to conduct experiments with strain rate ranging from 2.6 × 10⁻⁶ s⁻¹ to 2.6 × 10⁻³ s⁻¹. The CFRP laminates are obtained based upon a thermoset toughened epoxy matrix (termed CF/Epoxy) with ply orientations of (0°/0°) and (0°/90°). Significant differences in deformation behaviors of CFRP laminates are determined through tests. The study clearly reveals the strain rate-dependent deformation modes of CFRP laminates, involving pure fiber fracture, epoxy crack with stepped surface and interface failure with residual voids, determines the “low-high-low” variation tendency of Young's modulus and strength as a function of strain rate. Ply orientation-dependent differences in deformation behaviors are also investigated via severe interfacial shearing effect. A unified model consisted of four deformation modes to is clarified to analyze the complexity of CFRP laminates failure mechanism.     

CFRP蒙皮-CFRP胶接质量的原位超声检测技术

根据CFRP蒙皮-CFRP胶接结构的特点,采用窄脉冲超声反射法对其胶接质量进行原位检测;仿真分析了胶接结构中胶膜及界面脱粘对超声波反射信号的影响;并用自制的窄脉冲延迟块超声探头对脱粘试块进行检测。仿真分析表明:窄脉冲超声波反射信号能够检测Ⅰ界面脱粘;d/λ(胶膜厚度/超声波波长)≤0.5时,能够检测Ⅱ界面脱粘。实验结果表明:自制的5 MHz探头产生的脉冲周期不大于1.5周,达到窄脉冲的要求;采用超声反射法检测时自制的5 MHz探头能够检测出Ⅰ界面脱粘和厚度不大于0.5 mm胶膜的Ⅱ界面脱粘,满足实际产品的原位检测需求。     

不同缝合方式的缝合复合材料无损检测及微观状态研究

缝合技术作为整体成型低成本制造技术已在航空领域得到广泛应用。缝合过程中引入缝线,缝线对缝合复合材料的无损检测结果和制件内部的微观状态都会有所影响。不同的缝合方式,缝线在制件内部的状态不同,因此对制件的无损检测结果和微观状态会产生不同的影响。通过实验研究了临缝、链式缝合和锁式缝合三种不同的缝合方式对缝合复合材料的超声A扫描和超声C扫描无损检测结果的影响,以及对制件内部缝线与树脂的结合等的影响。     

湿热环境对碳纤维/环氧复合材料的冲击破坏特性影响

为了研究湿热环境对碳纤维/环氧树脂(CFRP)复合材料抗冲击性能的影响,对碳纤维/环氧复合材料层合板进行70℃水浴处理,采用锥头圆柱形弹体对湿热饱和试样和干燥室温试样进行速度分别为45 m/s、68 m/s、86 m/s的冲击,采用激光测速仪测量冲击前后的速度,然后采用超声C扫描检测系统、超景深三维显微系统、扫描电镜(SEM)等方法对试样的冲击破坏进行检测。实验结果表明:随着冲击速度的增加,试样的破坏投影面积增加;在速度较低时,湿热环境对碳纤维/环氧树脂层合板的损伤孔洞面积影响更大;湿热处理之后的碳纤维/环氧树脂层合板层间性能明显降低。