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纤维增强复合材料无损检测方法

2019-11-02 18:38:55 

随着复合材料在航空领域的不断扩大应用,复合材料的无损检测与评估(Nondestructive Testing and Evaluation)技术已成为业内高度关注的技术热点方向和应用方向,特别是碳纤维增强树脂基复合材料在飞机机身、机翼等非常重要的关重结构部位的应用,人们对无损检测技术不断提出了更高要求。由此,不断吸引和激发业内专家和技术人员不懈地努力研究和开发新的复合材料 NDT & E 技术。目前主要的无损检测方法包括超声检测法、射线检测法、激光散斑干涉法和红外热成像检测法、工业CT等,接(jie)下来的(de)系列(lie)文章将(jiang)继续(xu)简单介绍(shao)各种方法的(de)检(jian)(jian)测原理、针对不同缺陷形式,对比不同检(jian)(jian)测方法的(de)检(jian)(jian)测结果。

1、红(hong)外热成像(xiang)检测(ce)

红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)是(shi)对(dui)被(bei)(bei)检(jian)(jian)(jian)件(jian)表面(mian)进(jin)(jin)(jin)行热(re)(re)(re)加载,粘接(jie)(jie)界面(mian)上(shang)有脱粘缺(que)陷(xian)时,脱粘缺(que)陷(xian)区(qu)域与粘接(jie)(jie)完(wan)好区(qu)域之间产(chan)生(sheng)温(wen)差(cha),红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)即利(li)用(yong)热(re)(re)(re)传导不均(jun)匀引起的(de)表面(mian)温(wen)场(chang)分布差(cha)异来进(jin)(jin)(jin)行检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)。红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)优(you)点(dian)是(shi):检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)面(mian)积大、非接(jie)(jie)触、检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)效(xiao)率(lv)高、检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)结(jie)果直观。主(zhu)要(yao)局限是(shi):检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)灵敏度随缺(que)陷(xian)埋深(shen)的(de)增加而降低,待测(ce)(ce)(ce)(ce)件(jian)表面(mian)不能对(dui)热(re)(re)(re)波产(chan)生(sheng)强镜面(mian)反射。红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)像(xiang)主(zhu)要(yao)适用(yong)于焊缝缺(que)陷(xian)和夹层结(jie)构(gou)粘接(jie)(jie)界面(mian)脱粘缺(que)陷(xian)。我国多家单位对(dui)红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)有过(guo)研究(jiu),如北京航空材(cai)料(liao)(liao)研究(jiu)院和航天材(cai)料(liao)(liao)及工艺(yi)研究(jiu)院利(li)用(yong)红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)像(xiang)技术对(dui)涂层材(cai)料(liao)(liao)和多层结(jie)构(gou)材(cai)料(liao)(liao)分层缺(que)陷(xian)进(jin)(jin)(jin)行了(le)检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)。航天材(cai)料(liao)(liao)及工艺(yi)研究(jiu)所利(li)用(yong)红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)像(xiang)对(dui)碳蒙皮(pi)蜂窝夹层、玻璃(li)钢泡沫夹层等粘接(jie)(jie)结(jie)构(gou)进(jin)(jin)(jin)行了(le)检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce),并开(kai)展(zhan)了(le)工程化应(ying)用(yong)。随着(zhe)新材(cai)料(liao)(liao)、新工艺(yi)的(de)发展(zhan),胶粘结(jie)构(gou)产(chan)品越(yue)来越(yue)广泛(fan)地被(bei)(bei)应(ying)用(yong),红(hong)(hong)(hong)外(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)(jian)测(ce)(ce)(ce)(ce)的(de)应(ying)用(yong)也越(yue)来越(yue)广泛(fan)。

2、工业CT检(jian)测法

工业CT(computed tomography)即工业计算机断层成像,是依据投影数据重建被测件内部结构图像的无损检测技术。工业CT是以射线检测为基础,其基本原理是能量为I0 的射线束穿过被测件时,透射方向的各体积元的衰减系数μi不同,从而探测器接收的透射能量I也不同。按照图像重建算法,就可以得到被测件截面一层无影像重叠的断层扫描图像如图1所示。将获得的无数个二维断层图像重建出三维图像。评价工业CT的主要性能参数包括:检测试件的范围,射线源能量、扫描模式和检测时间分辨能力。工业CT优势突出,非接触、非破坏性、没有重叠的数字化图像,能够精确地给出被测件内部细节的三维位置数据。同时,工业 CT 成像直观、分辨率高、可靠性高,可对缺陷定性、定位、定量,检测灵敏度高。局限性是检测设备昂贵、检测成本高、检测效率低、被测件规格有限制,不能进行现场检测。工业CT技术已经成熟应用于层压板,蜂窝结(jie)构及(ji)纤维缠绕体等复(fu)合材(cai)料的无损检(jian)测(ce)。

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