以国内自主研制的首款全机身复合材料某型号飞机使用的复合材料板试件为试验样品,采用超声脉冲回波法对其进行孔隙率无损检测。对采集的超声回波射频信号进行希尔伯特变换(Hilbert Transform),并进一步滤波后得到一次底波和二次底波的包络信号,进而计算相应的声衰减系数;结合金相法抽检获得实际的孔隙率含量,标定得到超声波衰减系数与孔隙率含量之间的经验公式;利用该经验公式对余下的同一批复合材料进行孔隙率检测,并将预测结果与随后进行的金相法检测结果进行对比。试验表明,这些结果具有很好的一致性,说明该方法具有一定的实用性。
所属栏目
实验研究广东省普通高校特色创新资助项目(自然科学类)(ZX-2017-001);珠海市高端制造业协同创新中心无损检测分中心资助项目(ZX-2015-063);北京理工大学珠海学院科研发展基金资助项目(XK-2015-22)。
收稿日期
2017/7/6
作者单位
沈洋:北京理工大学珠海学院, 数理与土木工程学院, 珠海 519088
游泳:北京理工大学珠海学院, 数理与土木工程学院, 珠海 519088
郭治文:中航通飞华南飞机工业有限公司, 珠海 519088
张国才:北京理工大学珠海学院, 数理与土木工程学院, 珠海 519088
邢秀文:北京理工大学珠海学院, 数理与土木工程学院, 珠海 519088
谢小荣:北京理工大学珠海学院, 数理与土木工程学院, 珠海 519088
联系人作者
游泳(12696767@qq.com)
备注
沈洋(1980-),男,讲师,主要从事超声无损检测技术教学、研究及工程应用工作
引用该论文:
SHEN Yang,YOU Yong,GUO Zhiwen,ZHANG Guocai,XING Xiuwen,XIE Xiaorong.Estimation of Aeronautical Composite Porosity by Using Ultrasonic Wave Attenuation[J].Nondestructive Testing,2017,39(10):59~63
沈洋,游泳,郭治文,张国才,邢秀文,谢小荣.航空复合材料孔隙率的超声波衰减法检测[J].无损检测,2017,39(10):59~63
参考文献
【1】
史俊伟,刘松平,程文礼. 复合材料蜂窝夹层结构制件的超声可视化无损检测[J]. 无损检测,2015,37(3):39-43.
【2】
张继敏,周晖,刘奎. 复合材料层压结构超声相控阵检测的缺陷定量表征[J]. 无损检测,2016,38(1):20-25.
【3】
纪瑞东,张旭刚,王珏. 飞机复合材料构件的原位红外热成像检测[J]. 无损检测,2016,38(1):13-16.
【4】
董方旭,王从科, 凡丽梅.X射线检测技术在复合材料检测中的应用与发展[J].无损检测,2016,38(2):67-72.
【5】
GHIORSE S R. Effect of void content on the mechanical properties carbon/epoxy laminates[J]. SAMPE, 1993(9):54-59.
【6】
JEONG H. Effects of voids on the mechanical strength and ultrasonic attenuation of laminated composites[J]. Journal of Composite Materials, 1997, 31(3):276-292.
【7】
STONE D E, CLARKE B. Ultrasonic attenuation as a measure of void content in carbon fiber reinforced plastics[J]. Non-destructive Testing, 1975, 8(3): 137-145.
【8】
MARTIN B G. Ultrasonic attenuation due to voids in fiber reinforced plastic[J]. Non-destructive Testing International, 1976, 9(5):242-246.
【9】
MARTIN B G. Ultrasonic wave propagation in fiber reinforced solids containing voids[J]. Journal of Applied Physics, 1977, 48(8):3368-3369.
【10】
HALE J M, ASHTON J N. Ultrasonic attenuation in voided fiber reinforced plastic[J]. Non-destructive Testing International, 1988, 21(5):321-326.
【11】
周晓军,莫锦秋,游红武. 碳纤维复合材料分布孔隙率的超声衰减检测方法[J]. 复合材料学报,1997,14(3):107-113.
【12】
宋立军. 复合材料孔隙率检测方法及其实现技术的研究[D]. 杭州:浙江大学,2005.
【13】
HSU D K, JEONG H. Ultrasonic velocity change and dispersion due to porosity in composite laminates[C]//Review of progress in quantitative nondestructive evaluation.Iowa:Springer US,1989: 1567-1573.
【14】
JEONG H, HSU D K. Experimental analysis of porosity induced ultrasonic attenuation and velocity change in carbon composites[J]. Ultrasonic, 1995, 33(3):195-203.
【15】
林莉,罗明,郭广平,等. 碳纤维复合材料孔隙率超声声阻抗法检测[J].复合材料学报, 2009, 26(3): 105-110.
【16】
马云阔,戴光,李伟. 基于小波包特征熵的碳纤维复合材料损伤声发射信号特征提取方法[J]. 无损检测,2017,39(5):76-80.