复合材料无损检测技术的现状与展望

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1、复合材料无损检测技术的现状与展望 2 82 2 04 2 4 BD 2 4 56 78 C复合材料无损检测技术的应用范围 复合材料无损检测主要应用于以下 个方面 B 材料无损检测 结构无损检测 服役无损检测 如图 所示 图 复合材料无损检测的应用 C23 E 214 2 56 78 1 2 CDB材料无损检测 EF 第十三届国际复合材料学术会议专辑 CEEB 年第 F 期 材料无损检测主要解决材料研究中面临的问题 进行诸如材料内部缺陷表征 性能测试 缺陷基本判据 的建立 无损检测物理数学模型的建立等研究 其检 测对象主要是试样 试片 采用精细无损检测技术 面 对材料研究过程 重视无损检测物理数

2、学模型的建立 重点开展新的检测方法研究 图 是采用高分辨率超 声成像检测技术得到的复合材料内部 个不同深度位 置的超声层析扫描检测结果 被检测试样为正交铺层 的碳纤维层压结构 厚度为 从图中可以看出 碳纤维束的取向 即使是一些位于纤维束之间的细小 缺陷也能较好地检测出来 如图 0 751 842 4 43 173 3120 1027 服役无损检测 服役无损检测主要研究装机结构件在服役过程中 所需的无损检测方法 手段等 包括提供有关结构件残 余寿命 剩余强度 损伤扩展等综合信息的评估 检测 的对象是装机后的各种服役结构件 采用易实现 快速 可行的外场检测技术 面对产品结构的安全服役全过 程 重视

3、外场检测技术与结构件的安全服役的质量保 证 重点开展外场检测技术研究 如中国航空工业制 造工程研究所研制生产的 外场复合材料检测仪 是目前用于外场复合材料服役结构件无损检测的主要 仪器 具有很高的检测分辨率 复合材料无损检测技术现状 经过不断的研究 发展和完善 目前超声和 射线 照相法检测已成为 A 种最主要和成熟的复合材料无损 检测技术 特别是超声检测技术 由于被检测物理量 第十三届国际复合材料学术会议专辑 航空制造技术 与复合材料内部缺陷存在最为良好的可精确表述的物 理数学关系 因此 通常复合材料构件都要求采用超声 方法进行 无损检测 大量的研究和应用也表明 超声是目前国内外复合材料无损检

4、测最为实用有效 应用最为广泛的无损检测技术 它能可靠地检测出复 合材料中的分层 疏松 孔隙等大部分危害性缺陷 表 是常见复合材料结构超声检测的方法和特点 基于 超声反射回波原理 目前可以检测到复合材料内部微 细缺陷信息 采用超声层析检测技术还可以得到复合 材料结构内部不同深度 不同截面位置的 扫描 扫 描和 国内复合材料无损检测硬件的自主建设 复合材料无损检测也是一个技术产业 其研究成 果和效益在很大程度上是通过为复合材料应用部门提 供无损检测硬件平台和技术支持来实现的 必须经过 自身的努力和投入才能得到一流的技术 形成自己的 技术产业 发挥效益 复合材料无损检测行业也不例 外 真正的技术和手

5、段必须通过自主研究和开发 当 然 可以充分利用国际技术平台 但不应盲目地采购实 物 责编艾紫 第十三届国际复合材料学术会议专辑 年第 期 复合材料无损检测技术的现状与展望复合材料无损检测技术的现状与展望 作者 刘松平 郭恩明 Liu Songping Guo Enming 作者单位 中国航空工业制造工程研究所 刊名 航空制造技术 英文刊名 AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年 卷 期 2001 3 被引用次数 9次 相似文献 10条 相似文献 10条 1 期刊论文 刘长华 汤剑飞 魏永超 Liu Changhua Tang Jianfei Wei Yo

6、ngchao 基于DSSPI的航空复合材料无损检测技术 研究 计算机测量与控制2010 18 5 复合材料在民用航空器结构上得到了广泛应用 但是复合材料与金属材料相比 受低能量冲击后会出现分层 产生肉眼看不到的损伤 极大地影响航空安全 如何 快速准确地对其进行无损检测 并判断缺陷的位置大小是很有意义的 基于激光错位散斑干涉技术的航空复合材料无损检测技术方法 结合CCD剪切照相 并经过计算 机进行数字图像处理来检测与识别航空复合材料的分层及损伤程度 为了验证技术的可行性 通过对预制损伤的蜂窝夹层复合材料标准试件进行了检测 很好地检测 出了损伤位置及大小 因此技术是完全可行的 可以应用于复合材料的

7、快速检测 2 期刊论文 徐文峰 廖晓玲 XU Wenfeng LIAO Xiaoling C C复合材料的无损检测研究 材料导报2008 22 z3 C C复合材料综合了碳材料优良的高温性能和复合材料优异的力学性能 它既可以作为功能材料 又可以作为高温结构材料使用 是目前唯一可用于2800 高温 的复合材料 无损检测是材料质量与安全保证的可靠手段 作为新型的结构材料 C C复合材料的无损检测研究具有十分重要的意义 介绍了近年来有关C C复合材料 的无损检测研究的进展情况 并评价了可供C C复合材料使用的无损检测技术 3 期刊论文 王成亮 杨波 WANG Cheng liang YANG Bo

8、飞机复合材料超声红外无损检测实验研究 激光与红外2010 40 4 结合飞机复合材料无损检测需求 介绍了复合材料试件的材料工艺 分析了超声红外无损检测技术的基本原理及其特点 并对几块复合材料试件进行了无损检测 实验 通过实验结果的分析 评估显示 超声红外无损检测可以有效检测复合材料试件中的缺陷 特别是闭合类缺陷 4 学位论文 李俊 高分子复合材料DSPI无损检测关键技术研究 2009 高分子复合材料的快速发展 对无损检测技术提出了新的要求 迫切需要在检测过程中实现从检测 信息处理到缺陷识别全过程的自动化 相对于传统无损 检测方法 DSPI是高分子复合材料内部气泡 脱层等缺陷的有效检测手段 技术

9、本身良好的敏感性不但对检测光学系统本身提出了较高的要求 对信息后处理的 原理和方法也提出了更高的要求 信息表征 噪声抑制 相位提取以及特征提取方法直接或间接影响到无损检测的效果和缺陷识别的准确性 影响到该技术的抗 干扰能力 同时 缺陷识别作为DSPI无损检测的最终目标 在传统的单一特征和单一粒度条件下 往往难以建立有效的缺陷识别模型 导致DSPI在应用于复合材 料无损检测过程中 对缺陷的自动识别几乎没有成功的案例 为此 本论文以高分子复合材料DSPI无损检测缺陷识别为目标 围绕上述几个关键问题展开研究 论文主要内容及取得的成果如下 1 DSPI无损检测基本原理及影响因素 在DSPI无损检测基本

10、原理及无损检测缺陷特征参量提取过程的形式描述基础上 从干扰和信息处理两个方面对DSPI无 损检测的主要影响因素进行分析 为后续研究奠定基础 2 DSPI信息表征原理及表征方法研究 根据散斑干涉理论和对DSPI信息表征本质的分析 建立了DSPI信息表征原理的相关条纹广义度量空间 有助于对相关 条纹表征算法进行分析和研究 并以传统表征方法为基础进行了验证 在此基础上 利用加载前后散斑场随机分布之间的关系 建立相关条纹的交叉熵表征方法 并进行了详细的理论证明 根据传统表征方法存在的不足 在散斑统计理论基础上进行合理的假设 推导出了三种改进后的表征方法 3 噪声抑制与相位提取方法研究 从理论上推导了邻

11、域内散斑噪声强度与图像灰度之间的关系 并根据散斑噪声调制下图像的不确定性特点 利用散斑噪声 强度 灰度关系 提出了滤波系数的熵影响因子 同时利用粗集方法对条纹边缘的方向进行估计 建立了结合熵和粗集的散斑噪声自适应滤波算法 根据散斑统 计原理 针对传统四步相移和空间 载波 相移存在的局限性 在DSPI信息表征方法研究的基础上 建立了三种单步相移下的相位提取算法 有利于提高检测速 度和降低环境干扰的影响 4 DSPI无损检测特征提取方法研究 针对传统的图像特征提取方法存在的局限性 根据视觉系统的特点 从多尺度几何分析 图像特征点的空间拓扑关系和 图像空间矢量场方向出发 进行DSPI无损检测特征提取

12、方法的研究 建立了基于Curvelet变换的DSPI无损检测缺陷边缘提取方法 提出了图像特征提取的特征离 散度和方向离散度方法 并建立相应的DSPI无损检测特征提取算法 5 DSPI缺陷识别的多粒度商空间方法研究 根据对DSPI无损检测信息分布特性和粒度特点的分析 建立了DSPI无损检测缺陷识别的多粒度商空间分析方法 并以橡胶基复合材料为对象进行了缺陷识尉应用 应用表明所建立的DSPI无损检测缺陷多粒度识别方法较传统识别方法具有较高的准确性 同时验证了论文所 建立的主要算法在DSPI无损检测缺陷识别过程中的有效性 5 期刊论文 郭兴旺 刘颖韬 郭广平 杨党纲 Guo Xingwang Liu

13、Yingtao Guo Guangping Yang Danggang 脉冲相位法及其 在复合材料无损检测中的应用 北京航空航天大学学报2005 31 10 为了抑制各种因素的干扰 提高脉冲热像无损检测对复合材料的缺陷探测能力 研究了基于像素点时间信号FFT Fast Fourier Transform 的脉冲相位法及其在 复合材料结构检测中的应用 介绍了利用脉冲相位法进行脉冲热像数据处理的原理 讨论了信号处理中的频域混叠和频谱泄漏问题 进行了碳纤维增强塑料试件的脉 冲相位法检测实验 以信噪比为指标对图像处理效果进行了定量比较 通过实验说明脉冲相位法不仅具有快速获取原始热像 对表面加热不均不敏

14、感 无需预先知 道无缺陷区的位置的优点 而且对随机噪声有较好的抗干扰能力 所得的相位图像有较高的信噪比 因此是复合材料结构无损检测和评估的有效方法 6 会议论文 张晓燕 段玉霞 沈京玲 金万平 C SiC复合材料层压板的红外热波无损检测 2007 C SiC复合材料由于具有良好的高温力学性能 低密度 耐腐蚀 耐磨损等特点 在航空航天领域得到了广泛的应用 但是材料中的分层 疏松 夹杂等缺陷会大 大降低复合材料的性能 严重影响它的应用 有必要对其进行严格的无损检测 本文描述了运用红外热波无损检测技术对C SiC复合材料层压板的检测 实验结果表 明 该技术可对C SiC复合材料层压板作快速 有效 直

15、观的检测 7 期刊论文 汤剑飞 汪勇 基于激光错位散斑干涉技术的复合材料无损检测 南京航空航天大学学报2005 37 1 采用激光错位散斑干涉 Shearography 检测技术对含损伤的复合材料试件进行了无损检测 准确地确定损伤的位置 根据离面位移一阶导数的峰 峰值估算了缺 陷大小 与实际相符 并通过试验证明了加载时间会对检测结果产生重要的影响 应用Shearography技术对直升机复合材料旋翼进行无损检测 证明其有快速 全场 非接触等优点 适合于大型复合材料结构的快速检测 8 学位论文 王永茂 复合材料红外无损检测技术研究 2003 该文用数学分析和计算机模拟两种手段 计算一维样品有缺陷

16、区和无缺陷区的表面温度 并根据有缺陷区域表面温度随时间变化的特性 确定缺陷所处深度 采 用计算机模拟的方法求解热流在试件内部的传播 研究了缺陷深度 缺陷大小 试件厚度 试件大小 环境温度 脉冲加热功率以及不同材料对热流的影响 得出了 结论 同时讨论了脉冲红外热像检测能力与缺陷深度 大小及检测时间的关系 给出了材料内部缺陷深度和大小的定量检测方法 另外发现金属材料近表缺陷对应的 峰值时间在红外热像时间序列中无法表现出来 又提出一种避开峰值时间进行定量分析的方法 在前人基础上 对峰值时间 材料热传导系数 缺陷大小和深度进行 拟合研究 9 会议论文 高成强 王汉功 刘小方 阳能军 大型复合材料构件的无损检测方法研究 2008 纤维增强型复合材料以其比强度和比模量高 制造工艺整体性强等优点 在武器装备上得到了广泛应用 但由于复合材料的多相性 非均匀性 各向异性 以及装备用复合材料构件结构复杂 体积庞大等特点 对其进行无损检测及寿命评估的难度非常大 本文分析了纤维增强型复合材料的特点及常见缺陷 针对 单一检测手段的局限性 提出了综合运用声发射和超声两种方法对大型复合材料构件进行现场检测的思路 1