[發明專利]一種表征由復合材料制成的物品的方法

有效

• 申請號: 201380042154.0
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN104603604B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 朱利安·施耐德
• 申請（專利權）人: 斯奈克瑪
• 主分類號: G01N23/04
• 分類號: G01N23/04
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 宋義興;曾海艷

本發明涉及一種用于表征具有編織、編結或縫制的纖維增強件的復合材料物品的方法。所述方法包括通過X射線斷層掃描確定所述物品的至少一部分的灰度級(120)的步驟，然后，通過至少區分自由基質(122)和與基質混合的纖維的線(124，126)使用所述灰度級以獲得關于該織物的至少一則信息的步驟。所述線被認為是均勻材料。

技術領域和現有技術

本發明屬于表征通常在機械工業中，特別地在航空工業中，使用的材料和結構的方法的領域。

本發明應用于具有纖維增強件的復合材料，所述纖維增強件是編織的、編結的或實際上縫制的，所述材料在構造飛機部件的領域中有許多應用，并且特別地但不限于航空發動機的部件，例如風扇葉片。這些材料在重量、強度、制造部件的容易性方面具有有利的屬性。

對于給定部件，知道纖維增強件在部件中的特征以改善關于其力學性能的知識是有用的。通常使用編織參數來描述該纖維增強件，如纖維分數(V_f)，編織列之間的距離(經紗為d_c以及緯紗為d_t)，經紗和緯紗數量之間的比(經/緯比)和收縮(θ)。

這些特征在單個給定部件內根據該部件的形狀可發生改變。因此，能夠確定這些特征在該部件的整個體積上如何變化是有用的。

已知各種技術用于實施表征，以及本文討論了它們，其中它們涉及具有有機基質的復合材料。這些表征技術使用化學溶解和重量測量，或者在剖面上制成切口和進行測量。

因此可以獲得某些類型的信息，如纖維分數，其可通過在通過用酸化學腐蝕而溶解掉基質之后稱重確定，并且也涉及列之間的距離，所述列通過在剖面上進行觀察測量。

然而其它參數仍難以提取：因此，很難確保剖面遵循在給定編織列中的所有線，因此特別困難的是測量收縮和波形，特別地在表示具有大量線的編織單元的體積上(在某些織物中其可能大于100)。同樣，只能間接地獲得經/緯比。

除了僅提供不完整的表征外，這些技術具有破壞性、適用于僅少體積的材料(通常4克(g))、以及在實施它們所需要的時間方面很昂貴的主要缺點。溶解物質也在測量中產生了潛在錯誤的問題，由于可能的雜質(該風險隨著研究的體積增加而增加)，并且它們會導致難以回收的浪費。

本發明旨在解決上述困難。

發明內容—其所提供的優點

本發明包括一種用于表征由具有編織、編結或縫制的纖維增強件的復合材料制成的物品的方法，所述方法包括使用X射線斷層掃描以確定所述物品的至少一部分的灰度級的確定步驟，其次是通過至少區分自由基質和與所述基質混合的纖維的線利用所述灰度級以獲得關于該織物信息的利用步驟，所述線被認為是均質的材料。

由于這些特征，所述物品以非破壞性的方式所表征，并且迅速地以及非常精確地獲取先前一直很難獲得的信息。這就構成了重大的進步，由于工作是基于中型尺寸通過考慮作為均質材料的與基質混合的纖維線的灰度級可以與基質的灰度級區分。

該方法也可以作用在大尺寸的樣品上。

有利地，使物品繞與樣品材料的纖維方向平行的軸線旋轉實施所述確定步驟，以及通過將自由基質與緯線和經線區分實施所述利用步驟。

這就構成了一種基于非常創新的現象的方法，其僅最近被表征以及可以準確地確定之前很難或無法獲取的參數。僅通過實施優化參數的研究使得可能檢測該現象的存在，即每個被視為均質材料的經線和緯線呈現各自不同的灰度級分布。

在一個實施方式中，所述利用步驟包括確定灰度級的分布，然后反褶積在所述分布中的至少兩個高斯曲線，以確定至少一種線的體積分數。這使得可以獲得關于所述物品的截面或體積的信息。所述利用步驟也可在材料內纖維分數和線的體積分數之間的預定關系的幫助下實施。所述利用步驟可特別地包括反褶積至少三個高斯曲線以確定緯線的體積分數和經線的體積分數，以及緯紗纖維和經紗纖維的數量之間比，即緯/經，這是很有利的，由于該信息很難獲得。