[實(shí)用新型]一種多向鋪層的復(fù)合材料孔隙率試塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220318356.6
• 申請(qǐng)日: 2012-07-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN202793985U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉松平;史俊偉;荀國(guó)立;曹正華;傅天航;劉衛(wèi)平;劉奎;于光;劉晶晶;周暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所;上海飛機(jī)制造有限公司
• 主分類號(hào): G01N15/08
• 分類號(hào): G01N15/08
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)與孔隙率超聲評(píng)估技術(shù)，涉及一種不同厚度的一種多向鋪層的復(fù)合材料孔隙率試塊。

背景技術(shù)

隨著復(fù)合材料在航空航天等關(guān)鍵產(chǎn)品上承力結(jié)構(gòu)部位的應(yīng)用，要求對(duì)復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)進(jìn)行孔隙含量進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)和評(píng)估，確保復(fù)合材料承力結(jié)構(gòu)中的孔隙含量控制在設(shè)計(jì)要求的損傷容限范圍內(nèi)。復(fù)合材料孔隙率檢測(cè)方法目前主要有兩種：一種是通過(guò)對(duì)隨爐件或者被檢測(cè)復(fù)合材料零件中加工余量區(qū)取樣后，進(jìn)行金相觀察分析，從而間接推測(cè)復(fù)合材料零件中的孔隙率含量，這種方法在工程實(shí)踐中已逐步淘汰；另一種是利用與已知孔隙率分布的復(fù)合材料試塊進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)分析來(lái)自對(duì)比試塊和被檢測(cè)零件之間的超聲信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系，評(píng)定被檢測(cè)復(fù)合材料零件的孔隙率含量的符合性，這是目前比較推崇的一種非破壞性檢測(cè)方法。采用這種復(fù)合材料孔隙率超聲檢測(cè)方法，首先需要建立與被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)工藝及材料一致的孔隙率試塊。目前沒(méi)有公開(kāi)市售的環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料孔隙率試塊，國(guó)外極少數(shù)企業(yè)有一些自用的環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料孔隙率對(duì)比試塊，但其復(fù)合材料孔隙率含量級(jí)差分布具有明顯的不確定性，復(fù)合材料孔隙率試塊中的每個(gè)試塊的孔隙率體積含量分布波動(dòng)性和離散性大，復(fù)合材料孔隙率試塊主要為織物鋪層結(jié)構(gòu)，試塊的厚度單一。對(duì)實(shí)際復(fù)合材料結(jié)構(gòu)孔隙率超聲評(píng)估與檢測(cè)，通常需要結(jié)合被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的材料、工藝鋪層和厚度等特征和設(shè)計(jì)要求制造相應(yīng)的復(fù)合材料孔隙率試塊。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提出一種用于檢測(cè)不同多向碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)零件孔隙率含量的多向鋪層的復(fù)合材料孔隙率試塊。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，所述的復(fù)合材料孔隙率試塊由一組含有不同鋪層與厚度及不同孔隙含量的試塊組成，每個(gè)試塊按照實(shí)際復(fù)合材料工藝結(jié)構(gòu)，由不同角度纖維的鋪層構(gòu)成，鋪層結(jié)構(gòu)按照+45°、90°、-45°和0°方向依次鋪層，復(fù)合材料孔隙率試塊的孔隙特征和分布與被試復(fù)合材料實(shí)際產(chǎn)生的孔隙特性一致；孔隙率體積含量范圍涵蓋0-2%，包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三個(gè)級(jí)差，每個(gè)復(fù)合材料孔隙率試塊的孔隙率體積含量分布均勻性不大于0.5%。

所述的復(fù)合材料孔隙率試塊包括三種不同復(fù)合材料鋪層組合，依次對(duì)應(yīng)的厚度為3mm、8mm和13mm，每種預(yù)浸料鋪層組合和厚度的復(fù)合材料孔隙率試塊中的孔隙率體積含量包括0-0.5%、1-1.5%、1.5-2%三個(gè)級(jí)差。

所述的每個(gè)試塊以各種角度的鋪層組合構(gòu)成不同厚度的復(fù)合材料孔隙率試塊。

本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本實(shí)用新型的復(fù)合材料孔隙率試塊包括多種不同多向碳纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料鋪層組合和厚度，每種鋪層組合及其厚度與實(shí)際復(fù)合材料結(jié)構(gòu)一致，保證了孔隙率試塊與被檢測(cè)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)比對(duì)條件嚴(yán)格一致性；每種鋪層的復(fù)合材料孔隙率試塊包含有不同的孔隙率分布，孔隙率分布和體積含量級(jí)差、孔隙率分布范圍與目前復(fù)合材料工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)一致，適用性非常強(qiáng)；每個(gè)試塊的孔隙率體積含量分布均勻性好，對(duì)實(shí)際復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件孔隙率的評(píng)估和儀器檢測(cè)參數(shù)調(diào)節(jié)以及復(fù)合材料孔隙率的評(píng)估與分析的準(zhǔn)確性和代表性更好。

本實(shí)用新型的復(fù)合材料孔隙率試塊的工藝結(jié)構(gòu)和孔隙率的物理特征與分布與實(shí)際被復(fù)合材料結(jié)構(gòu)完全一致，復(fù)合材料孔隙率試塊中孔隙率的代表性和真實(shí)性更好。

本實(shí)用新型的復(fù)合材料孔隙率含量具有不同的體積含量級(jí)差分布，可以用于不同厚度復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件孔隙率的超聲檢測(cè)與評(píng)估分析。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的復(fù)合材料孔隙率試塊鋪層示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明。

用于碳纖維/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)孔隙率超聲檢測(cè)的孔隙率試塊，它由一組含有不同鋪層與厚度及不同孔隙含量的試塊組成，如圖1所示；每個(gè)試塊按照實(shí)際復(fù)合材料工藝結(jié)構(gòu)，由不同鋪層構(gòu)成，鋪層結(jié)構(gòu)按照鋪層1為+45°、鋪層2為90°、鋪層3為-45°和鋪層4為0°纖維方向依次鋪層，以及他們的組合構(gòu)成不同厚度的復(fù)合材料孔隙率試塊,不同方向鋪層中的纖維取向如圖1中所示；鋪層的數(shù)量由復(fù)合材料孔隙率試塊厚度要求確定,復(fù)合材料孔隙率試塊的鋪層數(shù)量n根據(jù)復(fù)合材料孔隙率試塊厚度H由式（1）確定：

n=H/h?????????（1）

式中，h為單個(gè)預(yù)浸料鋪層的厚度。