[發明專利]用于表征由復合材料制成的零件的方法

有效

• 申請號: 201380066149.3
• 申請日: 2013-12-06
• 公開（公告）號: CN104870994B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: J-Y·F·R·查特里爾;N·布勞薩斯-柯拉;J·杜瓦爾;J·N·馬克斯;A·梅耶
• 申請（專利權）人: 斯內克馬公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳斌

本發明包括一種用于表征由復合材料制成的零件(30)的方法，包括確定穿過該零件(30)的縱向超聲波(41)的特征的步驟，其特征在于由該零件(30)透射的縱向超聲波(42)的行程時間被測量(E4)。

技術領域與現有技術

本發明在表征由復合材料制成的零件的方法的領域中，在機械工業領域中，尤其在航空工業領域中。

在某一給定的零件被開發時，有必要知道該零件的某一給定區域中的纖維含量和含膠量。為此，人們知道要測量通過該零件的縱向超聲波的傳播速度和衰減。

測量這些大小的一個方法是以收發器模式使用超聲換能器。然后關注該零件的由相互平行的前表面和后表面限定的區域。縱波被引導以便與所述兩個表面正交地傳播，被部分反射且還在該零件的材料中被衰減。從而有觀察到的來自前表面的第一回波，以及來自后表面且稱為后回波的第二回波。換能器接收到反射波，于是通過觀察兩個反射分量就可能推斷出材料中的波的傳播速度和衰減。

然而，該解決方案對于強烈吸收超聲波的材料而言不合適。例如這適用于具有非均勻且各向異性的結構的三維3D機織復合材料。對于具有工業厚度的零件來說，由于強吸收，在這些材料上獲得的記錄中后回波是不可見的。

從而有必要開發一種適合于應用于由復合材料制造的零件且使得大量零件能夠被表征而不管它們的厚度或它們的吸收性質的方法。

發明的定義以及相關聯的優點

本發明涉及一種表征由復合材料制成的零件的方法，該方法包括確定沿零件內的一路徑行進的縱向超聲波的特征的步驟，該方法的特征在于測量由該零件透射的波的行程時間。

通過該技術，與收發器模式測量中缺少后回波相關的問題得到克服。

根據一有利的特征，透射波的行程時間是通過觀察波的開始而測量的。

通過該特征，就可能無視由厚材料造成的，或由特定復合材料的復雜的、非均勻的、且各向異性的結構造成的所用超聲波的正弦信號的相移和變形的極度放大的問題。

在一實現中，遵循零件中的一路徑的縱向超聲波的傳播速度被確定。

這提供了對于確定復合材料的纖維含量和含膠量來說有用的信息，該信息可被用于被研究的零件的開發。

在另一實現中，該實現可與前述實現相組合，還測量透射波的幅度以便確定縱向超聲波在零件中行進時受到的總長度衰減或單位長度衰減。

這提供了對于確定孔隙含量來說有用的信息，該信息可被用于被研究的零件的開發。

較佳地，測量在沒有零件的情況下傳輸的超聲波的傳播時間，同樣測量分別由零件的第一面和零件的第二面反射的超聲波的傳播時間，以便確定傳遞沿零件中的一路徑行進的縱向超聲波的零件的尺寸。

通過該特征，該特征是可任選的但是有利的，獲得傳遞透射波的零件的尺寸的精確測量，而該尺寸在由復合材料制成的零件中是相當多變的，因此對于所使用的超聲波所遵循的特定路徑來說，知道某一給定零件的確切值可能是有用的。

具體來說，對由3D機織復合材料制成的零件來執行該方法。

這些材料尤其難以被表征，因為它們的非均勻性以及因為它們的各向異性。通過本發明，就可能快速且可靠地研究它們，尤其是在零件正被開發的情況下。

附圖簡述

圖1示出在執行本發明的方法的上下文中的預備操作。

圖2示出本發明中執行的厚度測量階段的三個步驟。

圖3至5示出圖2的三個步驟期間記錄的信號。