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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:2020-11-02 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简单介绍各种方法的检测原理、针对不同缺陷形式,对比不同检测方法的检测结果。

1、红外热成像检测

红外热成像检测是对被检件表面进行热加载,粘接界面上有脱粘缺陷时,脱粘缺陷区域与粘接完好区域之间产生温差,红外热成像检测即利用热传导不均匀引起的表面温场分布差异来进行检测。红外热成像检测的优点是:检测面积大、非接触、检测效率高、检测结果直观。主要局限是:检测灵敏度随缺陷埋深的增加而降低,待测件表面不能对热波产生强镜面反射。红外热成像主要适用于焊缝缺陷和夹层结构粘接界面脱粘缺陷。我国多家单位对红外热成像检测有过研究,如北京航空材料研究院和航天材料及工艺研究院利用红外热像技术对涂层材料和多层结构材料分层缺陷进行了检测。航天材料及工艺研究所利用红外热成像对碳蒙皮蜂窝夹层、玻璃钢泡沫夹层等粘接结构进行了检测,并开展了工程化应用。随着新材料、新工艺的发展,胶粘结构产品越来越广泛地被应用,红外热成像检测的应用也越来越广泛。

2、工业CT检测法

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,蜂窝结构及纤维缠绕体等复合材料的无损检测。

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