鋁蜂窩結(jié)構(gòu)腐蝕的脈沖渦流檢測(cè)研究-開題報(bào)告

XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題目 鋁鋒窩結(jié)構(gòu)腐蝕的脈沖渦流檢測(cè)研究專 業(yè) 名 稱 測(cè)控技術(shù)與儀器班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 填 表 日 期 20xx 年 3 月 20 日一、 選題依據(jù)及意義 脈沖渦流（Pulsed Eddy Current，PET）是近幾年發(fā)展起來的渦流檢測(cè)新技術(shù)，目前已經(jīng)在理論和應(yīng)用研究方面取得較大的發(fā)展。與常規(guī)渦流采用正弦波激勵(lì)不同，脈沖渦流是以一定占空比的方波作為激勵(lì)信號(hào)施加于初級(jí)線圈，當(dāng)載有方波電信號(hào)的初級(jí)線圈接近導(dǎo)電材料或試件時(shí)，在導(dǎo)體中感應(yīng)產(chǎn)生瞬變的渦流和再生磁場(chǎng)。瞬時(shí)渦流的大小、衰減狀況與導(dǎo)體的電磁特性、幾何形狀及耦合狀況相關(guān)，次級(jí)線圈（或電磁傳感器）接收到的渦流再生磁場(chǎng)包含有被檢測(cè)對(duì)象導(dǎo)電率、磁導(dǎo)率及形狀尺寸的相關(guān)信息，據(jù)此可實(shí)現(xiàn)脈沖渦流的檢測(cè)與評(píng)價(jià)。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的范圍之廣泛和前景之開闊。然而蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料價(jià)格昂貴，且在制造和服役過程中，容易形成脫粘、積水、劃傷、裂紋、氣孔、芯短、面板或蜂窩芯的損壞等缺陷，其中以脫粘缺陷最為常見，這些缺陷的存在可能嚴(yán)重地影響了蜂窩夾層結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量和安全使用，甚至可能對(duì)人們的生產(chǎn)和生活造成不可估量的損失，因此為了加強(qiáng)對(duì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料的生產(chǎn)加工工藝的質(zhì)量控制以及保證此類材料在服役過程中的安全性，不斷地研究和探索出能夠有效地適用于蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的無損檢測(cè)技術(shù)顯得十分必要。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)由于具有優(yōu)良的力學(xué)性能,因此被廣泛地應(yīng)用于航空、航天、工業(yè)等其他領(lǐng)域,特別是在現(xiàn)代衛(wèi)星結(jié)構(gòu)中,它已成為主要的承力結(jié)構(gòu)。本文以鋁蜂窩夾層板的粘接質(zhì)量為主要研究對(duì)象,并詳細(xì)地介紹了鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、力學(xué)性能以及蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)技術(shù)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。目前超聲檢測(cè)已成為粘接結(jié)構(gòu)的無損檢測(cè)中應(yīng)用最廣泛的技術(shù)之一。對(duì)于金屬非金屬粘接結(jié)構(gòu)的超聲檢測(cè)技術(shù)研究較早,已趨于成熟,但是對(duì)金屬金屬粘接的蜂窩結(jié)構(gòu)的超聲檢測(cè)研究較少,有待完善。二、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)隨著新型復(fù)合材料的不斷開發(fā)和應(yīng)用，其制備材料及過程監(jiān)測(cè)、產(chǎn)品缺陷檢測(cè)及質(zhì)量評(píng)價(jià)等已成為不可缺少的環(huán)節(jié)。對(duì)于航空航天領(lǐng)域復(fù)合材料構(gòu)件生產(chǎn)、加工和使用過程中的安全和可靠性，也逐漸成為無損檢測(cè)研究的重要內(nèi)容。無損檢測(cè)技術(shù)在全面質(zhì)量控制中具有舉足輕重的作用，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段、研制階段、生產(chǎn)階段和使用階段均發(fā)揮著重要的作用。國外自 70 年代以來，就針對(duì)復(fù)合材料的研究、應(yīng)用并開展了全方位的無損檢測(cè)技術(shù)研究。早期主要是沿用金屬材料所采取的一些檢測(cè)方法，進(jìn)行復(fù)合材料的無損檢測(cè)技術(shù)探索，隨著研究工作的深入，人們對(duì)復(fù)合材料的內(nèi)部規(guī)律和缺陷特征有了更深的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)完全采用常規(guī)金屬材料無損檢測(cè)的方法不能解決復(fù)合材料的無損檢測(cè)問題【1】。因此，進(jìn)入 80 年代后，才真正走向復(fù)合材料無損檢測(cè)，研究出了許多適應(yīng)復(fù)合材料特點(diǎn)的無損檢測(cè)新技術(shù)和新方法，從而為解決復(fù)合材料的無損檢測(cè)、促進(jìn)復(fù)合材料的推廣應(yīng)用發(fā)揮了重要作用。而在國內(nèi)，復(fù)合材料無損檢測(cè)技術(shù)的研究雖然起步不晚，但因重視不足，投資力度不大，在設(shè)備商品化和檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用方面，與國外還有較大的差距，這種狀況勢(shì)必成為復(fù)合材料開發(fā)和應(yīng)用的障礙，嚴(yán)重地影響我國飛行器等尖端產(chǎn)品的技術(shù)水平和競(jìng)爭(zhēng)能力【2】。當(dāng)前復(fù)合材料的無損檢測(cè)中存在許多問題，比如:難以實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的準(zhǔn)確的全自動(dòng)檢測(cè)，單一檢測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類缺陷的檢測(cè)，航空航天復(fù)合材料產(chǎn)品的缺陷檢測(cè)和質(zhì)量評(píng)級(jí)往往需要多種檢測(cè)方法相結(jié)合才能完成，對(duì)檢測(cè)出缺陷的定量研究工作還有待完善等等【3】。目前，國內(nèi)外常用的復(fù)合材料無損檢測(cè)方法有超聲檢測(cè)技術(shù)、X 射線實(shí)時(shí)成像法、紅外熱成像、聲阻法等。趙惠蓉應(yīng)用超聲縱波多次反射法，對(duì)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管金屬與非金屬復(fù)合構(gòu)件粘接界面進(jìn)行無損檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明采用超聲縱波多次反射法能比較準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)被測(cè)件內(nèi)部的脫粘缺陷，經(jīng)對(duì)噴管解剖對(duì)照，脫粘位置和脫粘面積也與檢測(cè)結(jié)果吻合。2003年，劉松平等利用超聲波在鋼-橡膠膠接界面的反射/折射過程中的能量多次分配，通過分析聲波在膠接界面累計(jì)反射與聲波在膠接結(jié)構(gòu)中的等效傳播時(shí)間之間變換關(guān)系評(píng)估膠層缺陷。對(duì)不同工藝方法模擬的膠層缺陷進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，結(jié)果檢出正常膠接、空隙脫粘和粘接不良區(qū)。2004年，郭廣平等利用自行研制的激光錯(cuò)位散斑無損檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，得到了較好的散斑干涉圖。2006 年，姜益軍等利用激光電子剪切散斑干涉成像技術(shù)，采用熱加載方式對(duì)玻璃纖維蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行了測(cè)試，對(duì)損傷位置和損傷面積的確定取得了很好結(jié)果。魏勤等指出，鋁基 SIC 復(fù)合材料中的缺陷通常是凝聚物或裂痕，通過超聲波 C 掃描裝置可以直觀地顯示 AI/SIC 材料中的這些缺陷，根據(jù)缺陷在顯示圖形中的位置可判定工件中所對(duì)應(yīng)缺陷的位置【7】。Th.ZweschPer 等用同步熱成像法對(duì) CFRP 航天器構(gòu)件進(jìn)行了無損檢測(cè)，此外他們還使用超聲波同步熱成像法檢測(cè)缺陷，提高了復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的缺陷檢出率【8】。1991 年 Billson 等采用超聲脈沖回波法，通過計(jì)算機(jī)建模分析檢測(cè)出粘接不良區(qū)。Papadakis 等在 1992 年開展薄板膠接結(jié)構(gòu)的定量無損檢測(cè)方法研究，通過采用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)和建模，認(rèn)為可以從中得到有關(guān)膠接強(qiáng)度的信息【4】。1998 年，德國的 WHillger 使用超聲波成像技術(shù)對(duì)具有 CFRP 表面和諾梅克斯芯的夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了缺陷檢測(cè)，對(duì)由這種夾層材料制作的 EH101 型直升機(jī)的尾翼部分進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，由后壁回聲紀(jì)錄的 C 掃描圖像顯示了由缺陷引起的大約 24dB 的幅值下降，而表面的 B 掃描顯示了構(gòu)件不同深度上沖擊損傷引起的回波【5】。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型復(fù)合材料以及高科技的材料檢測(cè)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。但是至今沒有一種能夠有效地適用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變的、缺陷種類繁多的復(fù)合材料無損檢測(cè)技術(shù)。普遍認(rèn)為，對(duì)于那些缺陷的存在對(duì)結(jié)構(gòu)剛度變換不明現(xiàn)的膠接結(jié)構(gòu)，如存在緊貼性缺陷的鋼-橡膠膠接結(jié)構(gòu)等【6】。聲學(xué)檢測(cè)是一種行之有效的方法。超聲檢測(cè)技術(shù)，由于被檢測(cè)物理量與復(fù)合材料內(nèi)部缺陷存在最為良好的可精確表述的物理數(shù)學(xué)關(guān)系，因此，通常復(fù)合材料構(gòu)件都要求采用超聲方法進(jìn)行無損檢測(cè)。大量的研究和應(yīng)用也表明，超聲檢測(cè)技術(shù)是目前國內(nèi)外復(fù)合材料無損檢測(cè)最為實(shí)用有效、應(yīng)用最為廣泛的無損檢測(cè)技術(shù)，它能可靠地檢測(cè)出復(fù)合材料中的分層疏松、孔隙等大部分危害性缺陷。但是，采用超聲 C 掃描成像技術(shù)對(duì)鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行無損檢測(cè)時(shí)，需要克服金屬蒙皮比較薄，蒙皮與粘接劑層之間的阻抗差異過大，所帶來的對(duì)超聲波換能器的性能要求高和超聲反射回波能量衰減嚴(yán)重等一系列困難【9】。三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案： 3.1研究?jī)?nèi)容運(yùn)用脈沖渦流對(duì)鋁鋒窩結(jié)構(gòu)腐蝕缺陷進(jìn)行檢測(cè)。對(duì)脈沖渦流檢測(cè)信號(hào)特征量進(jìn)行分析。對(duì)鋁鋒窩結(jié)構(gòu)腐蝕的脈沖渦流檢測(cè)方法進(jìn)行研究。3.2實(shí)驗(yàn)方案1. 查找鋁蜂窩板缺陷檢測(cè)資料。2. 設(shè)計(jì)并制作脈沖渦流檢測(cè)探頭。3. 利用labview設(shè)計(jì)編寫采集程序。4. 鋁蜂窩板檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。5. 數(shù)據(jù)分析。四、 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度4.1目標(biāo)1. 對(duì)鋁鋒窩結(jié)構(gòu)腐蝕進(jìn)行脈沖渦流檢測(cè)，取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2. 研究缺陷檢出結(jié)果，分析脈沖渦流檢測(cè)方法。4.2主要特點(diǎn) 脈沖渦流檢測(cè)具有無接觸式檢測(cè)和表面無需清理的優(yōu)點(diǎn)，不需要任何耦合介質(zhì)；具有一定占空比的方波作為激勵(lì)；PEC對(duì)感應(yīng)電壓信號(hào)進(jìn)行時(shí)域的瞬態(tài)分析，提取信號(hào)的特征量，分析缺陷的尺寸、類型和結(jié)構(gòu)參數(shù)等變換，進(jìn)而對(duì)缺陷進(jìn)行定量評(píng)估；脈沖具有豐富的頻譜內(nèi)容，只需一次掃描就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多層金屬結(jié)構(gòu)中不同位置不同深度下缺陷的檢測(cè)；檢測(cè)速度快，效率高；信號(hào)的采集和處理容易；脈沖渦流檢測(cè)儀器的設(shè)備成本與多頻渦流法相對(duì)較低。本課題的主要特點(diǎn)是：在理論分析的基礎(chǔ)上對(duì)鋁鋒窩結(jié)構(gòu)腐蝕的脈沖渦流進(jìn)行試驗(yàn)并對(duì)其檢測(cè)方法進(jìn)行研究【10】。4.3 工作進(jìn)度20xx.3.0920xx.4.09 資料收集，英文翻譯，文獻(xiàn)綜述，開題報(bào)告撰寫 20xx.4.1020xx.4.15 熟悉弱磁檢測(cè)原理和特點(diǎn) 20xx.4.1620xx.5.01 掌握利用弱磁檢測(cè)試塊缺陷的方法 20xx.5.0220xx.5.15 試驗(yàn)研究、結(jié)果分析20xx.5.1620xx.5.31 試驗(yàn)方法改進(jìn) 20xx.6.0120xx.6.26 論文撰寫與答辯五、 參考文獻(xiàn)：1 任吉林，林俊明，高春發(fā).電磁檢測(cè)。 北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000。2 馮占英，周正干，蜂窩結(jié)構(gòu)的超聲和聲無損檢測(cè)技術(shù)，無損探傷，2007。3 郭興旺，許文浩， 蜂窩結(jié)構(gòu)積水的脈沖紅外熱像無損檢測(cè)的傳熱分析。 北京航空航，2006,42(2)：63-67。4 Sylvain Giguere，Pulsed eddy-currents for corrosion detection,Thesis of Master Degree，Royal Military 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