[發明專利]一種利用面共振可視化技術檢測復合材料結構缺陷的方法

有效

• 申請號: 201710856821.9
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107727736B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 許福軍
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;吳小麗

本發明提供了一種利用面共振可視化技術檢測復合材料結構缺陷的方法，將粉末顆粒或粘稠物均勻地涂撒在標準復合材料表面，利用激勵振蕩使標準復合材料產生振動；在某種頻率作用下產生共振，使所述粉末顆粒或粘稠物在標準復合材料表面上形成特定的圖案；記錄標準復合材料的共振頻率和所述共振頻率下所呈現的圖案；將相同的粉末顆粒或粘稠物均勻地涂撒在待測復合材料表面，利用激勵振蕩使待測復合材料產生振動，記錄所述粉末顆粒或粘稠物在所述共振頻率下在待測復合材料表面上所呈現的圖案；對比兩個圖案，判斷待測復合材料是否有結構缺陷。本發明可以快速、簡便、全面地檢測復合材料結構缺陷。在未來的材料無損檢測領域具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種利用面共振可視化技術檢測復合材料結構缺陷的方法，屬于復合材料無損檢測技術領域。

背景技術

近幾年，復合材料以其重量輕、強度高、加工成型方便、耐化學腐蝕等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域，得到了迅速發展。

然而，由于復合材料的非均質性，以及在制造過程中的工藝不穩定和使用過程中造成的沖擊和腐蝕，使其易產生缺陷。結構檢測對于復合材料質量控制而言便極為重要，而無損檢測技術作為復合材料質量控制的有效手段，更是起到了舉足輕重的作用。

現階段，國內外的無損檢測技術主要有射線檢測技術、超聲檢測技術、聲發射檢測技術等。然而各檢測技術均存在設備昂貴、操作麻煩等缺陷。

音流學(面共振)是一種將聲音可視化、形象化的過程。在國外，有藝術家利用美妙的音樂來振動水彩顏料，畫出同樣美妙的圖像。讓一個裝滿沙子的容器以一定的頻率均勻地振動時，沙子將最終呈現一個逐漸向外的螺旋形狀。

面共振是研究與物理形態有關的振動現象，而這種物理形態是由于某種特殊的傳導體發出的聲波的相互作用而形成的。其具體形式可以表現為：將某種材料如粉末顆粒或者粘稠物等放在振動著的鐵片或者薄膜上，短時間后會出現各種不同的形態和樣式，如圖1所示。而每種振動波都有其唯一相對應的波形圖案，即當波的頻率變化，波所產生的物理圖案也會隨之變化，如果波的頻率變回來，物理圖案也會隨之變回來。

本發明即根據面共振可視化技術提出一種全新的復合材料結構無損檢測方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：如何快速、簡便、直觀、全面的地表現出復合材料所存在的缺陷等問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供一種利用面共振可視化技術檢測復合材料結構缺陷的方法，其特征在于，步驟為：

步驟1：將粉末顆粒或粘稠物均勻地涂撒在標準復合材料表面，利用激勵振蕩使標準復合材料產生振動；在某種頻率作用下產生共振，使所述粉末顆粒或粘稠物在標準復合材料表面上形成特定的圖案；記錄標準復合材料的共振頻率和所述共振頻率下所呈現的圖案；

步驟2：將與步驟1相同的粉末顆粒或粘稠物均勻地涂撒在待測復合材料表面，利用激勵振蕩使待測復合材料產生振動；在步驟1記錄的共振頻率時，記錄所述粉末顆粒或粘稠物在所述共振頻率下在待測復合材料表面上所呈現的圖案；

步驟3：當復合材料內部或者外部出現結構缺陷時，振動波的傳遞會產生影響，所述粉末顆粒或粘稠物所形成的圖案在缺陷位置會產生變化；將標準復合材料共振頻率下所呈現的圖案與待測復合材料共振頻率下所呈現的圖案進行對比，判斷待測復合材料是否有結構缺陷。

優選地，所述激勵振蕩的激勵方式為中心單點激振方式或多點激振方式。

優選地，所述激勵振蕩為自由端激振或固定后激振。

優選地，所述面共振可視化技術的原理是：將粉末顆粒或粘稠物放在振動著的復合材料上，該復合材料在一定的頻率下產生共振時，所述粉末顆粒或粘稠物會聚集在該復合材料表面，形成有規律的線條圖案。