[發明專利]一種基于超聲檢測的復合材料孔隙率數值評估方法

有效

• 申請號: 201310648141.X
• 申請日: 2013-12-04
• 公開（公告）號: CN103926313A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 劉松平;劉菲菲;郭恩明;史俊偉;傅天航
• 申請（專利權）人: 中航復合材料有限責任公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于復合材料與無損檢測技術領域，涉及一種基于超聲檢測的復合材料孔隙率數值評估方法。

背景技術

隨著復合材料在受力結構中的推廣應用，在復合材料結構設計和結構制造過程中，需要對復合材料孔隙率進行檢測和評估，防止孔隙率的含量超過設計允許的安全閾值。目前，在復合材料制造過程中，主要是采用的復合材料孔隙率抽樣方法來間接的推測實際復合材料零件的孔隙率含量：具體的方法是：（1）利用對隨爐件的取樣和制樣，然后進行金相觀察，觀察制樣斷面是否存在空隙，并以此來推測同爐的復合材料零件是否有孔隙率；（2）利用從復合材料零件切下的邊角余量進行制樣，然后進行金相觀察，觀察制樣斷面是否存在空隙，并以此來推測復合材料零件是否有孔隙率。由于復合材料在制作過程中，孔隙率具有十分強烈的隨機分布特點，再加上復合材料自身的強烈離散性，中這兩種方法最為顯著的不足是，都不能得到實際復合材料零件中的孔隙率分布，而僅僅是一種基于理論上的工藝等同和工藝質量嚴格均勻的假設，與實際情況相差頗遠，而且需要特殊制樣，周期長，效率低，存在環境污染，目前在復合材料等工程結構上難以推廣應用；（3）利用超聲波在復合材料中的底波衰減變化，進行復合材料孔隙率的評判，采用的主要方法是根據來自復合材料底波或者穿透復合材料的透射波幅值的降低進行孔隙率粗略的判斷，其顯著的不足是，由于影響底波或者透射波幅值變化的因素較多，而且，很多時候，底波或者透射波幅值的降低不一定是因為孔隙率的存在引起的，容易引起誤判，因此，這種方法在實際應用中也沒能得到推廣應用。

發明內容

本發明的目的是提出一種快速高效環保的非破壞性復合材料孔隙率超聲數值評估方法，實現復合材料的孔隙率超聲數值評估，提高復合材料孔隙率評估的準確性，以實現復合材料工程結構的孔隙率超聲數值評估。本發明的技術解決方案是，

基于超聲檢測的復合材料孔隙率數值評估方法的基本構成包括：超聲換能器（1）、超聲檢測單元（2）、孔隙率評估建模（3）、孔隙率數據庫（4），超聲換能器（1）采用適合被檢測復合材料零件表面接觸耦合或者非接觸耦合超聲換能器，超聲檢測單元（2）采用具有檢測信號數字化功能和檢測信號顯示、檢測參數設置、超聲參數計算分析和輸出、存儲功能的超聲檢測儀器，超聲檢測單元（2）的信號數字化處理的工作頻率帶寬不低于100MHz，利用超聲換能器（1）和超聲單元（2）對已知孔隙率含量的復合材料試塊進行超聲參數測試，得到已知相同工藝特點和不同孔隙率級差的復合材料試塊的超聲參數，利用所測超聲參數建復合材料孔隙率評估模，形成相應的被檢測復合材料類型的孔隙率評估模型；建立孔隙率數據庫（4）；

復合材料孔隙率評估建模方程求解方法為：

（1）根據已知孔隙率含量的復合材料試塊工藝特點和孔隙率試塊級差，確定方程的冪次方n，n一般不大于已知不同孔隙率含量的復合材料試塊個數，（2）求解方程：