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《哈尔滨工程大学》 2012年
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复合材料R角部位缺陷检测技术与超声C扫描检测工艺技术研究

张祥林  
【摘要】:复合材料以较好的比刚度、比强度、抗疲劳性能、材料可设计性等优点,越来越广泛地应用到飞机构件中。复合材料因其组份的多样性,结构的复杂性,以及制造过程中工艺的不稳定性,决定了不论是在结构设计制造阶段,还是在材料的工艺研究阶段和服役使用阶段,极易产生缺陷或者损伤,另外,复合材料在服役过程中也会由于应力及环境的影响导致结构件内部受到不同程度的损伤。因此,对于复合材料检测成为一项非常重要的任务。 对于复合材料的无损检测技术较多,但是随着科学技术的发展,至今没有一种能够有效地用于结构复杂、组分多变、缺陷种类繁多的复合材料检测技术。普遍认为,复合材料内部存在脱粘、空洞,微裂纹等缺陷,声学检测是一种行之有效的方法。针对超声检测而言,复合材料内部缺陷与被检测物理信息存在相应的数学关系,这也是大部分复合材料构件采用超声检测进行缺陷评定的主要原因所在。大量的文献也表明,超声检测技术尤其是超声C扫描检测技术能有效地检测出复合材料中的分层、裂纹、缩孔等大部分危害性缺陷,是目前用于复合材料无损检测的最有效、最广泛的检测技术之一。 本文以碳纤维/树脂复合材料(25%碳纤维含量)及有机玻璃作为被检材质制作了适用于超声C扫描法工艺参数测试的检测试样,研究了被检工件的厚度对接收超声波能量的影响和探头对检测灵敏度的影响,开展了优化水柱流速和探头扫查参数优化的测试,获得了复合材料超声C扫描检测的最佳工艺参数。 本文针对航空航天飞行器中日益使用频繁的R角类复合材料构件,研究R角部位的超声检测技术,开展了水浸大声束探头穿透法、水浸筒体内侧斜入法、水浸筒体外侧入射法、筒体外侧笔尖式探头接触法和超声相控阵检测试验研究,研究了各种检测方法的可行性和适用范围。 针对非曲面大型平板类结构件,为了提高检测效率,加大检测的准确性,在本课题研究过程中,试制了MULT-21超声C扫描设备,包括硬件设计和软件设计两部分,硬件包括机械扫查装置、信号激发和调理装置,软件系统包括包括自动控制、信号采集及图像处理、报告输出等功能,可记录保存检测结果,为复合材料的无损检测提供检测依据。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP274.53

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【参考文献】
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