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多层复合材料黏接缺陷的声阻法检测

邓金涌, 沈柿强, 苗文崧, 朱颖, 卢超, 李沛芮

邓金涌, 沈柿强, 苗文崧, 朱颖, 卢超, 李沛芮. 多层复合材料黏接缺陷的声阻法检测[J]. 无损检测, 2024, 46(5): 28-33. DOI: 10.11973/wsjc202405006
引用本文: 邓金涌, 沈柿强, 苗文崧, 朱颖, 卢超, 李沛芮. 多层复合材料黏接缺陷的声阻法检测[J]. 无损检测, 2024, 46(5): 28-33. DOI: 10.11973/wsjc202405006
DENG Jinyong, SHEN Shiqiang, MIAO Wensong, ZHU Ying, LU Chao, LI Peirui. Bonding defect detection of multilayer composites by acoustic resistance method[J]. Nondestructive Testing, 2024, 46(5): 28-33. DOI: 10.11973/wsjc202405006
Citation: DENG Jinyong, SHEN Shiqiang, MIAO Wensong, ZHU Ying, LU Chao, LI Peirui. Bonding defect detection of multilayer composites by acoustic resistance method[J]. Nondestructive Testing, 2024, 46(5): 28-33. DOI: 10.11973/wsjc202405006

多层复合材料黏接缺陷的声阻法检测

详细信息
    作者简介:

    邓金涌(2000-),男,硕士研究生,主要从事超声水浸聚焦检测成像和声阻法检测研究工作

    通讯作者:

    卢超,luchaoniat@163.com

  • 中图分类号: TG115.28

Bonding defect detection of multilayer composites by acoustic resistance method

  • 摘要:

    用于直升机桨叶的新型多层复合材料以不锈钢、橡胶、加热组件和玻纤黏接而成,因其结构复杂且工作环境恶劣,亟需进行严格的质量控制。常规超声检测信号混叠现象严重,无法检出橡胶与玻纤黏接层缺陷。在分析复合材料机械阻抗的基础上,搭建了基于声阻法检测该复合材料的模型,并推导出两个用以表征黏接缺陷信息的参量。试验结果表明,使用机械阻抗的相位与幅值能较好地表征材料缺陷的深度与大小信息,声阻法检测复材黏接缺陷具有较高的可靠性和缺陷检出率。

    Abstract:

    A new multilayer composite material made of stainless steel, rubber, heating components and glass fiber bonded for helicopter blades requires strict quality control due to its complex structure and harsh working environment. The signal aliasing phenomenon of conventional ultrasonic detection is serious and the defects of rubber and glass fiber bonding layer cannot be detected. In this paper, based on the analysis of the mechanical impedance of the composite material, a model based on the acoustic resistance method was established to detect the composite material, and two parameters were derived to characterize the bonding defect information. Experiments showed that the phase and amplitude of mechanical impedance can be used to characterize the depth and size of material defects. The acoustic resistance method had high reliability and high defect detection rate.

  • 图  1   线性系统对简谐激励的响应

    图  2   有、无缺陷时的机械阻抗对比

    图  3   声阻法检测模型

    图  4   声阻法检测成像系统框图

    图  5   试块结构示意

    图  6   试块实物及缺陷示意

    图  7   阻抗检测仪及检测过程信号

    图  8   1,2号试块阻抗检测仪检测图像

    图  9   1,2号试块阻抗检测仪检测结果

    图  10   超声特征扫描成像检测设备实物

    图  11   超声水浸聚焦特征扫描成像结果

    Table  1   3种形式的机械阻抗和导纳

    响应类型位移速度加速度
    力/响应位移阻抗速度阻抗加速度阻抗
    响应/力位移导纳速度导纳加速度导纳
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    Table  2   3种理想元件的阻抗和导纳

    元件位移d速度v加速度a
    阻抗导纳阻抗导纳阻抗导纳
    阻尼jωc1/jωcc1/cc/jωjω/c
    弹簧k1/kk/jωjω/k-k/ω2-ω2/k
    质量块-ω2m-1/ω2mjωm1/jωmm1/m
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    Table  3   阻抗检测仪检测试块所得数据

    试块序号缺陷类型面积/mm2埋深/mm相位/(°)幅值/dB
    1上层缺陷1 3000.50166.03.4
    1下层缺陷1 2502.5331.05.6
    2下层缺陷11202.5356.04.5
    2下层缺陷21802.5358.04.7
    2下层缺陷32502.5356.04.6
    2下层缺陷47002.5361.04.5
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    Table  4   超声水浸聚焦检测试验参数

    参数类型试验参数
    脉冲电压/V100
    激励频率/MHz2.00~2.25
    增益/dB25
    水层厚度/mm22
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图(11)  /  表(4)
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-09-05
  • 刊出日期:  2024-05-09

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