[發(fā)明專利]一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率評估方法

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• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108562528A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王向紅;賀成龍;胡宏偉;謝煒;劉文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率評估方法，包括：首先取一定數(shù)量孔隙率已知的材料作為樣本，以斷鉛信號作為激勵信號，采用不同接收傳感器，建立接收傳感器諧振頻率與能量衰減率的對應(yīng)關(guān)系，獲得單個樣本不同接收傳感器的擬合能量衰減斜率；然后建立所有樣本能量衰減斜率與孔隙率之間的擬合方程；最后測出該批次待測材料的能量衰減斜率，并根據(jù)已建立的擬合方程，推算待測材料的孔隙率。本發(fā)明能在不破壞材料完整性的情況下對材料孔隙率做出較準(zhǔn)確的評估，同時采用不同接收傳感器測量激勵信號在樣本中的能量衰減率，減少了單一接收傳感器檢測產(chǎn)生的誤差，是一種高效、準(zhǔn)確的材料孔隙率無損檢測新方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料無損檢測領(lǐng)域，是一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率無損檢測方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料具有良好的減磨和減振性能、抗氧化性、耐溫高、熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)點，能夠滿足輕量化、長壽命和高可靠的特殊要求，已經(jīng)成為航空航天及其他一些尖端技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的材料。并且在民用工業(yè)方面也得到了廣泛的運用，如汽車齒輪、活塞、連桿及體育用品。

孔隙是復(fù)合材料最常見的微小缺陷。孔隙的出現(xiàn)會降低材料的性能，如層間剪切強度、縱向和橫向的彎曲強度和拉伸強度、抗疲勞性，以及高溫下的抗氧化性能等。即使孔隙含量很小，也會對材料的壽命造成很大的影響。因此對材料孔隙率進行檢測至關(guān)重要。傳統(tǒng)的孔隙率檢測方法如密度測量法、顯微照相法，需要對材料進行破壞再檢測，檢測結(jié)果不精確，而且材料無法被繼續(xù)使用。因此無論從經(jīng)濟性還是實用性角度考慮，傳統(tǒng)的方法都是不可行的。孔隙率無損檢測方法如聲阻抗法，所建立的孔隙率檢測模型與實際孔隙率檢測結(jié)果存在很大誤差，同時只能針對特定材料進行檢測，不同材料需要重新建立模型，而且建模過程繁瑣，不利于工業(yè)領(lǐng)域的使用。本發(fā)明檢測材料孔隙率無須建立孔隙率模型，直接根據(jù)樣本建立衰減擬合方程，然后測出孔隙率。方便快捷、準(zhǔn)確、效率高且不需要破壞材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率評估方法，克服了傳統(tǒng)檢測方法需破壞取樣及工作量大等不足，提供一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率無損檢測新方法。

本發(fā)明一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率評估方法包括以下步驟：

(a)首先準(zhǔn)備一定數(shù)量孔隙率已知的材料作為樣本，利用斷鉛模擬激勵信號測量出聲發(fā)射信號在樣本材料中的能量衰減率；

(b)建立每個樣本材料不同接收傳感器諧振頻率與其對應(yīng)的能量衰減率的關(guān)系，并進行直線擬合，獲得每個樣本材料的能量衰減斜率k；

(c)以樣本為依據(jù)，建立該批次所有樣本材料能量衰減斜率k與孔隙率之間的關(guān)系，采用直線擬合，獲得所有樣本材料孔隙率與k的衰減擬合方程；

(d)利用聲發(fā)射設(shè)備測出待測材料的能量衰減斜率k₁，根據(jù)步驟(c)中獲得的孔隙率與k的衰減擬合方程，從而得出待測材料的孔隙率。

本發(fā)明一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率評估方法，克服了傳統(tǒng)檢測方法需對所有被檢測對象進行逐一破壞取樣，會對被檢測材料造成損傷的不足。同時采用不同接收傳感器測量激勵信號在樣本中的能量衰減率，減少了單一接收傳感器檢測產(chǎn)生的誤差。面對大批次的待檢測材料，只需事先從中抽取數(shù)量合適的樣本，建立材料孔隙率與能量衰減斜率間的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)此關(guān)系即可獲得該批次所有待檢測材料孔隙率，能夠大幅提高檢測效率，是一種高效的材料孔隙率無損檢測方法。

附圖說明

圖1一種基于聲發(fā)射技術(shù)的復(fù)合材料孔隙率評估方法流程圖。

圖2聲發(fā)射傳感器粘貼示意圖。

圖3試件1～3中諧振頻率與能量衰減率對應(yīng)關(guān)系圖。

圖4孔隙率與能量衰減斜率對應(yīng)關(guān)系圖。

圖5試件4諧振頻率與能量衰減率對應(yīng)關(guān)系圖。