Page 107 - 无损检测2023年第十期

王 松, 等:

复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估

外, 没有出现其他明
自单个近表面微气孔形成的v p
变化特征
显的声波反射信号。因此, 利用v p 和v b
可以进行拉挤长梁内部微气孔的识别。针对图5中
微气孔, 通常将其视为复合材料孔隙, 利用孔隙含量
进行量化评估 [ 17 ] 。
2.4 孔隙和树脂区及分层超声反射行为与识别
一组来自实际复合材料3 拉挤制件中不同检
#
如图6所示, 在图6
测位置的典型超声回波信号v r
( a ) 中除了看到来自3 制件内部微气孔的超声回波
#
外, 还可以看到其内部树脂区的声波反射信
图7 复合材料2 拉挤长梁的断面超声成像结果
信号v p
#
的时域主要体现在相位和波形
号v e , 其中v p 和v e
梁内部经过传播后, 在其底面形成了明显的反射声
及幅值的变化上 [ 15-16 ] , 同时, 当孔隙含量不高( 或孔
之间出现了大量的白色灰
波, 尽管此时, 在v f 和v b
。
隙不严重) 时会出现v b
, 如图中白色箭头所指示的白色短条带区
度显示v p
灰度分布, 这种白色短条带区灰度反映来自长梁内
所
部孔隙和树脂区的声波反射情况, 与图4 , 5中v r
对应的信号规律完全一致, 只不过图7中的成像方
式更加直观和便于判别。 3 拉挤长梁的断面超声
#
成像结果如图 8 所示, 比较图 7 和图 8 可以看出,
3 拉挤长梁表面质量( 即平整性) 明显不如 2 制
#
#
# 和
件, 3 长梁中不同位置的厚度变化明显, 因为v f
所指示的白色灰度条带出现了不同程度的波浪
v b
变化, 这种变化反映了拉挤长梁的厚度变化。复合
#
图6 复合材料拉挤长梁3 制件不同位置的回波信号v r
#
# 如 材料3 拉挤长梁另一位置的断面超声成像结果如
来自复合材料3 制件中检出分层位置的v r
所指示的白色灰度条
, , 同图5中所描述; 图9所示, 可以看出, 除了v f
图6 ( b ),( c ) 所示, 图中v fv b v p
#
所指示的回波信号来自拉挤长梁内部树脂区声 带区可以揭示3 长梁表面平整性质量明显不如2 #
v e
波反射。与图4 , 5和图6 ( a ) 显著的区别是, 除了出 拉挤长梁的外, 图中没有出现反映拉挤长梁底面的
外, 还出现了来自检出分层的声波反射 成像灰度, 这表明在该位置区, 3 拉挤长梁内部存
#
现v p 和v e
, 不难发现, 此时来自实际分层的回波信号 在明显的分层、 气孔等缺陷, 导致入射声波不能传播
信号v d
特征与图3中的分层信号特征非常一致。此外, 在 到拉挤长梁底面, 这可从图中白色箭头所指示的水
会消 平白色灰度短条带看出, 在3 拉挤长梁内部出现了
#
v r 的信号特征上, 当长梁内部出现分层时v b
失, 这是分层的存在会导致入射声波不能传播到长 大量的缺陷反射。这与图 6 ( b ),( c ) 中所展示的缺
梁底部。但此时, 出现在分层前边的孔隙和树脂区 陷信号v d 完全一致, 即当拉挤长梁内部存在分层和
所指示
的反射仍然可见, 如图6 ( b )、( c ) 中v p 和v e
, , , 变化特征可以进
的信号。因此, 利用v d v p v e v b
行长梁内部孔隙、 分层、 树脂区的识别。
2.5 拉挤长梁超声断面成像与缺陷判别
通过对来自复合材料拉挤长梁中不同位置的超
进行重构, 可以进一步揭示其内部孔
声回波信号v r
隙、 分层、 树脂区在深度方向的分布特征。来自复合
材料2 拉挤长梁的断面超声成像( B 扫描) 结果如
#
图7所示。从图7中的灰度分布可以清晰地看出,
# 所指
来自2 拉挤长梁表面和底面, 如图中v f 和v b
#
示的水平白色灰度带区, 表面入射声波在2 拉挤长 图8 复合材料3 拉挤长梁的断面超声成像结果一
#
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2023年 第45卷 第10期
无损检测