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纤维增强复合材料无损检测方法

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浏览:- 发布日期: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,接下来的系列文章将继续(xu)简单介(jie)绍各(ge)种方法(fa)的检测原理、针对不(bu)同缺(que)陷形(xing)式(shi),对比不(bu)同检测方法(fa)的检测结果。

1、红外热成像检测(ce)

红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)测(ce)(ce)是对(dui)被检(jian)(jian)件表(biao)(biao)面(mian)进(jin)行(xing)热(re)(re)(re)加载,粘(zhan)(zhan)接(jie)界面(mian)上有脱(tuo)粘(zhan)(zhan)缺(que)(que)陷(xian)时,脱(tuo)粘(zhan)(zhan)缺(que)(que)陷(xian)区域(yu)与粘(zhan)(zhan)接(jie)完好区域(yu)之间产生温差,红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)测(ce)(ce)即利用(yong)(yong)热(re)(re)(re)传导不均匀引起的(de)表(biao)(biao)面(mian)温场分布(bu)差异来进(jin)行(xing)检(jian)(jian)测(ce)(ce)。红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)测(ce)(ce)的(de)优点是:检(jian)(jian)测(ce)(ce)面(mian)积大、非接(jie)触、检(jian)(jian)测(ce)(ce)效率高、检(jian)(jian)测(ce)(ce)结(jie)(jie)果直观。主要局限(xian)是:检(jian)(jian)测(ce)(ce)灵敏(min)度(du)随(sui)缺(que)(que)陷(xian)埋深(shen)的(de)增加而降低(di),待测(ce)(ce)件表(biao)(biao)面(mian)不能对(dui)热(re)(re)(re)波产生强镜面(mian)反射(she)。红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)主要适用(yong)(yong)于焊缝(feng)缺(que)(que)陷(xian)和(he)夹层(ceng)(ceng)结(jie)(jie)构(gou)(gou)粘(zhan)(zhan)接(jie)界面(mian)脱(tuo)粘(zhan)(zhan)缺(que)(que)陷(xian)。我国多家单位对(dui)红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)测(ce)(ce)有过研(yan)(yan)究,如北京(jing)航(hang)空材料(liao)(liao)(liao)研(yan)(yan)究院(yuan)和(he)航(hang)天(tian)材料(liao)(liao)(liao)及(ji)工(gong)艺研(yan)(yan)究院(yuan)利用(yong)(yong)红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)像(xiang)技术对(dui)涂(tu)层(ceng)(ceng)材料(liao)(liao)(liao)和(he)多层(ceng)(ceng)结(jie)(jie)构(gou)(gou)材料(liao)(liao)(liao)分层(ceng)(ceng)缺(que)(que)陷(xian)进(jin)行(xing)了(le)检(jian)(jian)测(ce)(ce)。航(hang)天(tian)材料(liao)(liao)(liao)及(ji)工(gong)艺研(yan)(yan)究所(suo)利用(yong)(yong)红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)对(dui)碳蒙皮蜂窝夹层(ceng)(ceng)、玻璃(li)钢泡沫夹层(ceng)(ceng)等粘(zhan)(zhan)接(jie)结(jie)(jie)构(gou)(gou)进(jin)行(xing)了(le)检(jian)(jian)测(ce)(ce),并开展了(le)工(gong)程化(hua)应用(yong)(yong)。随(sui)着新(xin)(xin)材料(liao)(liao)(liao)、新(xin)(xin)工(gong)艺的(de)发(fa)展,胶粘(zhan)(zhan)结(jie)(jie)构(gou)(gou)产品越(yue)来越(yue)广(guang)泛(fan)地被应用(yong)(yong),红(hong)(hong)外(wai)(wai)热(re)(re)(re)成(cheng)(cheng)像(xiang)检(jian)(jian)测(ce)(ce)的(de)应用(yong)(yong)也越(yue)来越(yue)广(guang)泛(fan)。

2、工业CT检测(ce)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,蜂窝结构及纤维(wei)缠绕体(ti)等复(fu)合(he)材料的无损检测。

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