复合材料结构中R区的超声波反射行为及其检测应用

复合材料已成为现代飞机制造的非常重要的选材,复合材料结构R区缺陷会影响其受力和传载。R区开敞性差、声波反射复杂等影响超声检测及其缺陷识别与定量评估。为此,基于超声波在R-区的反射行为,利用宽带窄脉冲超声反射回波时域特征和成像特征进行复合材料结构R区缺陷检测与量化评估及层深定位。计算结果表明,入射角小于3°时,可以获得较好的声波透射效果。试验结果表明,入射声波在R区蒙皮表面、底面、层间、分层形成的反射信号具有明显不同的时域特征和B-扫描图像特征,对于12个铺层的R-区蒙皮,不同深度分层波幅变化不超过2.5 d B;分层深度定位准确性达1个铺层内;采用水膜方法可以获得稳定的超声耦合效果;利用所使用的换能器及检测系统的超声B-扫描成像,可以直观地再现入射声波在复合材料R区的反射行为,有效地揭示R区分层缺陷深度分布、取向长度;检测分辨率和表面检测盲区可以达到单个复合材料铺层的厚度,约0.125 mm。解剖结果验证了实际超声检测结果的正确性。为复合材料结构R区提供了一种非常有效的检测技术和缺陷定性定量方法,已经得到了非常重要的实际检测应用。

复合材料蒙皮–加强筋接头缺陷单脉冲超声表征与评估

蒙皮–加强筋接头是一种非常重要的碳纤维复合材料壁板结构连接形式,因蒙皮–加强筋接头几何外形、内部铺层、缺陷行为与取向等都很复杂,蒙皮–加强筋接头区的缺陷表征、检测与评估一直是业内关注的技术难点和焦点。本文提出了一种利用单脉冲超声波在蒙皮–加强筋接头产生的反射行为的缺陷表征与评估新方法,试验结果表明,单脉冲超声波在复合材料蒙皮–加强筋接头区产生的反射信号具有非常好的时域可分辨性,回波信号达到1个脉冲周期时,表面检测盲区可以达到单个铺层厚度(约0.125 mm),可对分层、脱黏、胶接层、树脂层以及连接接头铺层变化等进行超声表征和评估,检出缺陷大小的最小偏差为0.0 mm,最大偏差为1.0 mm;检出分层深度定位偏差小于0.5个复合材料预浸料铺层。从而为复合材料蒙皮–加强筋接头提供了一种非常有效的超声表征与评估新方法,已经取得了很好的实际检测应用效果。