[發明專利]一種用于復合材料超聲檢測的漸變厚度系數的確定方法

有效

• 申請號: 201911406066.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111189914B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 劉菲菲;劉松平;鄭曉玲;梁憲珠;李樂剛;李治應;楊玉森
• 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;G01B17/02
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

本發明是一種用于復合材料超聲檢測的漸變厚度系數的確定方法，該方法針對漸變厚度復合材料的形狀、結構、工藝特點以及由此帶來超聲檢測信號的變化對不同漸變厚度區缺陷的判別影響，提出了一種用于復合材料超聲檢測的漸變厚度系數，用于補償漸變厚度復合材料結構超聲檢測信號，防止漏檢，提高缺陷檢出率和超聲檢測的準確性和可靠性。

技術領域

本發明是一種用于復合材料超聲檢測的漸變厚度系數的確定方法，屬于無損檢測技術領域，用于漸變厚度復合材料結構的超聲檢測。

背景技術

復合材料已在航空、建筑、交通等許多工程領域得到非常廣泛的應用，在工程上，通常需要根據應用對象和結構受力等，通過復合材料鋪層的設計，將復合材料結構設計在厚度方向漸變的各種工程零件及其產品，形成漸變厚復合材料結構，使不同厚度部位既有足夠的承載能力，又可以減少復合材料的用量，減輕復合材料結構的重量，降低復合材料零部件的成本。目前工程上采用的大部分復合材料結構都具有漸變厚度的幾何特征，簡稱漸變厚復合材料結構，為了保證這類漸變厚復合材料結構的質量和安全服役，通常需要對其進行全覆蓋無損檢測。超聲是這類變厚復合材料結構的一種主要無損檢測方法，目前采用的漸變厚度復合材料結構超聲檢測方法中，主要是根據來自被檢測復合材料表面和底面之間的超聲信號及其變化，進行缺陷判別。

在漸變厚度復合材料結構的超聲檢測過程中，不同的復合材料結構部位，其厚度方向的尺寸，即厚度會出現漸變過程，由此，會在被檢測復合材料結構表面和底面之間形成幾何不平行的超聲傳播界面，這里簡稱漸變厚度界面，此漸變厚度界面會明顯影響入射聲波在復合材料結構中的傳播行為，影響超聲檢測信號的接收和指示，引起超聲信號的額外損失，影響缺陷的判別，容易造成漏檢，從而影響檢測結果的正確性和檢測可靠性，而且被檢測復合材料結構漸厚度漸變越大，由此帶來的影響越嚴重。一種改進方法，就是參考被檢測漸變厚度復合材料結構的厚度變化，適當地對來自漸變厚度復合材料的檢測信號進行一個給定的幅值補償，但由于漸變厚度復合材料結構及其內部復雜性、厚度變化帶來的幾何特征變化的多樣性和難以預知性等，入射聲波在漸變厚復合材料結構不同位置點，厚度漸變化會不同，由此可能會產生不同程度的影響，不同漸變厚度區，漸變厚度的變化對超聲信號造成的影響程度也不一樣，此外，單一和簡單的幅值補償方法難以考慮漸變厚度復合材料結構在厚度方向的幾何特征變化帶來的影響。若將漸變厚度復合材料結構抽象為一個超聲大數據，每個檢測位置點對應一個超聲數據點，將這種超聲數據印射到不同漸變厚度區復合材料結構表面，則每個檢測位置點厚度的變化，必然與該位置點厚度漸變有關，通過對來自漸變厚度區各個給定位置的超聲數據進行測量記錄，以合理的方法構建超聲數據矩陣，從中分離出反映超聲波在漸變厚度區傳播的超聲信號，如表面反射、底面反射或者穿透信號，得到相應的超聲特征信號參量矩陣，然后，基于超聲檢測和缺陷判據的聲學原理，構建厚度漸變區的超聲檢測參數矩陣，通過主動均值，得到反映復合材料結構厚度變化的超聲特征參量，從這些超聲特征參量中求出反映厚度漸變的超聲函數，再根據被檢測漸變厚度復合材料結構，利用有限的漸變厚度復合材料試塊，得到更具有代表性的超聲漸變厚度系數，用于漸變厚度復合材料結構的超聲檢測信號的補償，進行漸變厚度復合材料的超聲檢測。由于這里超聲漸變厚度系數反映的是整個復合材料結構中厚度幾何變化引起的超聲信號的變化，同時又充分考慮了不同厚度區可能存在的各種情況。因此，更能具有代表性和準確性，從而更能反映出來自漸變厚度區復合材料結構幾何和物理特征引起的超聲信號變化，進而更有利于漸變厚度復合材料結構的超聲檢測和缺陷檢出，減少缺陷漏檢率，提高漸變厚度復合材料結構的超聲檢測結果的準確性和可靠性。

現有技術不足：