復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)方法盤(pán)點(diǎn)全套

復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)方法盤(pán)點(diǎn)復(fù)合材料是運(yùn)用先進(jìn)的材料制備技術(shù)，將不同性質(zhì)的材料組分優(yōu)化組合而成的新材料。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā)展了玻璃纖維增強(qiáng)塑料（俗稱(chēng)玻璃鋼），從此出現(xiàn)了復(fù)合材料這一名稱(chēng)；50年代以后，陸續(xù)發(fā)展了碳纖維、石墨纖維和硼纖維等高強(qiáng)度和高模量纖維；70年代出現(xiàn)了芳綸纖維和碳化硅纖維。隨著復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，特別是在航空航天、汽車(chē)、建筑、電子、新能源等領(lǐng)域，全球復(fù)合材料行業(yè)的現(xiàn)狀呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。隨著越來(lái)越多的復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)被用于各個(gè)行業(yè)，了解如何檢查它們的損壞情況是一個(gè)重要話(huà)題。本文將盤(pán)點(diǎn)幾種常見(jiàn)的復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)方法。無(wú)損檢測(cè)（Non-DestructiveTesting，NDT）是復(fù)合材料工業(yè)中的一種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，無(wú)需切割或以其他方式改變材料，也是制造高質(zhì)量產(chǎn)品的基礎(chǔ)。NDT有多種方法可供選擇，有時(shí)可能需要同時(shí)使用多種方法來(lái)充分了解復(fù)合材料層壓板中的缺陷和缺陷的類(lèi)型、尺寸、位置和深度等。01目視檢測(cè)對(duì)復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查的一個(gè)基本且有用的方法是目視檢測(cè)，它應(yīng)該是檢測(cè)人員使用的第一種方法，但卻經(jīng)常被忽視。在光線(xiàn)下以淺角度觀(guān)察復(fù)合材料層壓板有助于發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷，如劃痕、褶皺、橋接、表面孔隙、剝離蒙皮、分層、熱損傷等可見(jiàn)沖擊損傷。目視檢測(cè)最重要的優(yōu)點(diǎn)是它的快速過(guò)程，以及該過(guò)程的相對(duì)可承受性，以及不需要設(shè)備，節(jié)省了費(fèi)用，但這種方法有其固有的缺點(diǎn)。02敲擊測(cè)試這是另一種基本的檢查方法?？裳刂慵谋砻嬗们脫翦N或硬幣輕輕的敲擊，明亮的金屬聲音表明結(jié)構(gòu)良好；沉悶的“砰”聲表示存在缺陷，例如分層或脫粘。數(shù)字敲擊錘可以測(cè)量敲擊響應(yīng)，并以毫秒為單位顯示層壓板響應(yīng)所需的時(shí)間。響應(yīng)時(shí)間越短，結(jié)構(gòu)吸收的沖擊就越少，這表明結(jié)構(gòu)是實(shí)心的。當(dāng)發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，響應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，導(dǎo)致顯示器上的數(shù)字更高。這種方法在厚度小于3.05毫米的薄層壓板中更有效，而在非常厚的層壓板上則沒(méi)有效果。另一個(gè)缺點(diǎn)是它有時(shí)也會(huì)給出錯(cuò)誤的讀數(shù)，比如當(dāng)背面連接了另一個(gè)結(jié)構(gòu)。03超聲檢測(cè)這是目前應(yīng)用最廣泛的無(wú)損檢測(cè)方法。超聲檢測(cè)（UT）的工作原理是將高頻（0.5~25MHz）能量波發(fā)送到層壓板中，捕捉并量化這些波形的振幅和飛行時(shí)間，從而分析了解材料性能和結(jié)構(gòu)變化。使用的主要方法有兩種：脈沖回波超聲檢測(cè)：?jiǎn)蚊娉暀z測(cè)可用脈沖回波技術(shù)完成。這種方法通過(guò)單個(gè)搜索單元作為發(fā)射和接收換能器工作，由高壓脈沖激勵(lì)。每個(gè)電脈沖激活換能器元件。該元件將電能以超聲波的形式轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。聲波能量通過(guò)特氟龍(Teflon)?或甲基丙烯酸酯接觸尖端進(jìn)入測(cè)試部分。在測(cè)試部分產(chǎn)生波形，并由換能器元件拾取。接收信號(hào)振幅的任何變化，或回波返回到換能器所需的時(shí)間，都表明存在缺陷。脈沖回波檢測(cè)用于發(fā)現(xiàn)分層、裂紋、氣孔、水和粘結(jié)部件的脫粘，但對(duì)于發(fā)現(xiàn)夾層表皮與蜂窩芯之間的粘結(jié)脫粘或缺陷較為困難。透射超聲檢測(cè)：使用兩個(gè)換能器，在被檢查區(qū)域的兩側(cè)各有一個(gè)。超聲波信號(hào)從一個(gè)換能器傳送到其他傳感器。然后用儀器測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度的損失。該儀器以原始信號(hào)強(qiáng)度的百分比或分貝表示損失。將信號(hào)損耗與參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。損失大于參考標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域表示為缺陷區(qū)域。低頻和高頻粘接檢測(cè)儀：這種粘接檢測(cè)儀使用帶有一個(gè)或兩個(gè)換能器的檢查探針。高頻粘接檢測(cè)儀用于檢測(cè)分層和空洞，可檢出直徑小至0.5英寸的缺陷，但無(wú)法檢測(cè)到表面到蜂窩芯的脫粘或孔隙；低頻粘接檢測(cè)儀使用兩個(gè)傳感器，用于檢測(cè)分層、空洞和蜂窩狀芯的剝離，但無(wú)法檢測(cè)出零件的哪一側(cè)損壞，不能檢測(cè)出小于1.0英寸的缺陷。相控陣超聲檢測(cè)：相控陣檢測(cè)是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)缺陷的最新超聲檢測(cè)手段之一。它的操作原理與脈沖回波法相同，但它同時(shí)使用數(shù)十個(gè)甚至更多的傳感器，極大地加快了檢測(cè)過(guò)程。04熱成像檢測(cè)脈沖紅外熱成像的工作原理是利用主動(dòng)加熱技術(shù)，通過(guò)紅外熱成像系統(tǒng)自動(dòng)記錄試件表面缺陷和基體材料由于不同熱特性引起的溫度差異，進(jìn)而判定被測(cè)物表面及內(nèi)部的損傷。該方法具有非接觸、實(shí)時(shí)、高效、直觀(guān)的特點(diǎn)，十分適合于檢測(cè)復(fù)合材料薄板與金屬粘接結(jié)構(gòu)中的脫粘、孔隙率、剝離、分層、分層類(lèi)面積型缺陷等，尤其是當(dāng)零件或組件不能浸入水中進(jìn)行超聲C掃描檢測(cè)，以及零件表面形狀使得超聲檢測(cè)實(shí)施比較困難時(shí)可使用紅外熱波檢測(cè)方法。05射線(xiàn)檢測(cè)射線(xiàn)檢測(cè)（RT）通常是指X射線(xiàn)檢測(cè)，是一種非常有用的NDT方法，因?yàn)樗举|(zhì)上允許射線(xiàn)進(jìn)入部件內(nèi)部形成直觀(guān)的視圖。這種檢測(cè)方法是使X射線(xiàn)通過(guò)被測(cè)試的部件或組件，同時(shí)在對(duì)X射線(xiàn)敏感的膠片上記錄射線(xiàn)的吸收。曝光的膠片顯影后，檢測(cè)人員分析記錄膠片上曝光不透明度的變化，在效果上創(chuàng)建一個(gè)組件內(nèi)部細(xì)節(jié)關(guān)系的可視化圖像。由于該方法通過(guò)厚度記錄總密度的變化，因此并不是檢測(cè)缺陷的首選方法，如在與射線(xiàn)方向垂直的平面上的分層。但對(duì)于檢測(cè)平行于X射線(xiàn)光束中心線(xiàn)的缺陷來(lái)說(shuō)，這是一種最有效的方法。內(nèi)部異常，如角落的分層，壓碎的核芯，斷裂的核芯，核芯細(xì)胞中的水，泡沫粘合劑接頭中的空洞，以及內(nèi)部細(xì)節(jié)的相對(duì)位置，都可以很容易地通過(guò)X射線(xiàn)看到。大多數(shù)復(fù)合材料對(duì)X射線(xiàn)幾乎是透明的，所以必須使用低能射線(xiàn)。出于安全考慮，在飛機(jī)周?chē)褂檬遣滑F(xiàn)實(shí)的。操作人員應(yīng)始終使用足夠的鉛護(hù)罩保護(hù)，因?yàn)閄射線(xiàn)管或其散射輻射都有可能使其直接接觸射線(xiàn)輻射，與射線(xiàn)源保持最小的安全距離是非常必要的。射線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)有許多類(lèi)型，每種類(lèi)型都有特定的應(yīng)用。當(dāng)零件既不太厚也不太薄時(shí)，常規(guī)射線(xiàn)照相是最有用的；對(duì)于1~5mm的薄零件，使用低壓射線(xiàn)照相；而γ射線(xiàn)照相適用于厚零件。中子射線(xiàn)照相是X射線(xiàn)照相的一種補(bǔ)充技術(shù)，這兩種技術(shù)都是通過(guò)介質(zhì)可視化衰減對(duì)樣品的內(nèi)部特征進(jìn)行成像。中子通過(guò)介質(zhì)的傳輸取決于介質(zhì)中原子核的中子截面，中子通過(guò)介質(zhì)的微分衰減可以被測(cè)量、繪制，然后可視化。中子射線(xiàn)照相的主要優(yōu)點(diǎn)是它能夠揭示光元素，如在腐蝕物和水中發(fā)現(xiàn)的氫。06剪切成像測(cè)試剪切成像測(cè)試是一種激光光學(xué)方法，通過(guò)使用圖像剪切干涉儀來(lái)檢測(cè)和測(cè)量零件的平面外變形。首先在無(wú)載荷條件下測(cè)量零件，然后在施加的載荷下再次針對(duì)熱學(xué)、機(jī)械振動(dòng)、聲振動(dòng)、壓力、真空、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、微波或機(jī)械等進(jìn)行測(cè)試，這使得攝像機(jī)可以看到缺陷，以便在存在亞表面缺陷的層壓板表面上捕捉等應(yīng)變條紋圖案。計(jì)算機(jī)軟件對(duì)包裹的相位圖圖像進(jìn)行外推，并創(chuàng)建一個(gè)展開(kāi)的相位圖，該相位圖被轉(zhuǎn)換為用于顯示和評(píng)估的集成可見(jiàn)圖像。需要注意的是，該技術(shù)可以快速顯示缺陷的位置，但需要使用超聲技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步檢測(cè)以確定深度。07聲發(fā)射檢測(cè)聲發(fā)射（AcousticEmission，AE）檢測(cè)是通過(guò)對(duì)復(fù)合材料或結(jié)構(gòu)在加載過(guò)程中產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和分析，對(duì)復(fù)合材料構(gòu)件的整體質(zhì)量水平進(jìn)行評(píng)價(jià)的一種檢測(cè)技術(shù)，是一種有效的缺陷分析方法。該方法能夠反映復(fù)合材料中損傷的發(fā)展與破壞模式，預(yù)測(cè)構(gòu)件的最終承載強(qiáng)度，并能夠確定出構(gòu)件質(zhì)量的薄弱區(qū)域。聲發(fā)射技術(shù)是檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量水平的非常實(shí)用的技術(shù)手段，使用簡(jiǎn)單方便，可以在測(cè)試材料力學(xué)性能的同時(shí)獲取材料動(dòng)態(tài)變形損傷過(guò)程中的寶貴信息。使用的方法主要有三種：參數(shù)分析法：通過(guò)記錄和分析聲發(fā)射信號(hào)的特征參數(shù)，如幅度、能量、持續(xù)時(shí)間、振鈴計(jì)數(shù)和事件數(shù)等，來(lái)分析材料的損傷破壞特征，如損傷程度和部位、破壞機(jī)制等。它最大缺點(diǎn)是有關(guān)AE源本質(zhì)的信息往往被諧振式傳感器自身的特點(diǎn)所掩蓋或模糊掉，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性很差。波形分析法：對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的波形進(jìn)行記錄與分析，得到信號(hào)的頻譜及相關(guān)函數(shù)等，通過(guò)分析材料不同階段和不同機(jī)制引起損傷的頻率特征，可以獲取材料的損傷特征。頻譜分析法：可以分為經(jīng)典譜分析和現(xiàn)代譜分析，是聲發(fā)射信號(hào)處理中最常用的分析方法。兩種譜分析方法都是通過(guò)把聲發(fā)射信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域，在頻域中研究聲發(fā)射信號(hào)的各種特征，找到識(shí)別聲發(fā)射源本征信息。但信號(hào)的頻譜分析要求被分析的信號(hào)是周期性的平穩(wěn)信號(hào)，并且譜分析是一種忽略局部信息變化的全局分析方法。08聲-超聲檢測(cè)聲-超聲（Acoustic-Ultrasonic，AU）檢測(cè)是聲波和超聲波檢測(cè)的組合方法，主要用于檢測(cè)和研究材料中分布的細(xì)微缺陷群及其對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能（強(qiáng)度或剛度等）的整體影響，屬于材料的完整性評(píng)估技術(shù)