[發明專利]材料破損檢測方法及裝置

在審

• 申請號: 202011316621.2
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112345594A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 趙世遷;鄭會龍;康振亞;張譚;楊肖芳;于浩;張曉武
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04;G01B7/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王文思

本發明提供了一種材料破損檢測方法及裝置，方法包括在材料基體上制備導電層，其中，當材料基體表面產生破裂時，導電層產生相同程度的破裂；在至少兩個不同方向對導電層通入電流，測量導電層各方向電阻值的變化量；根據各方向電阻值的變化量，計算材料基體表面的破裂尺寸。該方法及裝置實現了對材料結構體表面斷裂破損情況的高效、高精度檢測，同時適用于多種被檢測材料基體和結構復雜、大面積的材料基體表面。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，尤其涉及一種材料破損檢測方法及裝置。

背景技術

為了保證材料作為主要部件正常應用于各種場合，以及對材料部件或結構自身完整性的要求，尤其是航空航天應用場景下，材料結構件的完整性直接影響了飛行器的安全性和可靠性，需要對材料的結構完整性進行監測。

目前對材料結構完整性的檢測方式有光纖檢測、應變片檢測等方式。光纖檢測方式需要將光纖埋入材料內部，而埋入光纖會在材料中造成應力集中區，影響基體的完整性和連續性，造成材料力學性能的下降。貼應變片的方式可以測量局部位置點的應變/應力情況，但受限于應變片的體積和引線方式，無法覆蓋材料的整個表面；當破裂發生后，如果應變片貼在該位置處，應變片會隨之破損失效。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對于現有的技術問題，本發明提供一種材料破損檢測方法及裝置，用于至少部分解決以上技術問題。

(二)技術方案

本發明提供一種材料破損檢測方法，包括：在材料基體上制備導電層，其中，當材料基體表面產生破裂時，導電層產生相同程度的破裂；在至少兩個不同方向對導電層通入電流，測量導電層各方向電阻值的變化量；根據各方向電阻值的變化量，計算材料基體表面的破裂尺寸。

可選地，在材料基體上制備一層導電層，根據各方向電阻值的變化量，計算材料基體表面破裂尺寸，包括：根據公式：

計算材料基體表面破裂尺寸，其中，ΔR₁為導電層第一方向上的電阻變化量，ΔR₂為導電層第二方向上的電阻變化量，ρ為導電層的電阻率，h為導電層的厚度，L為導電層在第一方向上的長度，w為導電層在第二方向上的長度，L₂為材料基體表面在第一方向上的破裂長度，w₂為材料基體表面在第二方向上的破裂長度。

可選地，在材料基體上制備含有至少兩層導電層的復合膜層，導電層與導電層之間絕緣，根據各方向電阻值的變化量，計算材料基體表面破裂的尺寸，包括：從至少兩層導電層中任選兩層導電層計算破裂尺寸，計算公式為：

其中，ΔR₃₁為第一導電層第一方向上的電阻的變化量，ΔR₄₂為第二導電層第二方向上的電阻的變化量，ρ_a為第一導電層的電阻率，ρ_b為第二導電層的電阻率，h_a為第一導電層的厚度，h_b為第二導電層的厚度，w₁₂為第一導電層第二方向上的長度，L₂₁為第二導電層第一方向上的長度，L₂為材料基體表面在第一方向上的破裂長度，w₂為材料基體表面在第二方向上的破裂長度。

可選地，用溶膠凝膠、表面噴涂、表面鍍膜和表面化學反應中的一種或幾種方式組合制備復合膜層。

可選地，在至少兩個不同方向對導電層通入電流，測量各方向電阻值的變化量包括：在導電層第一方向上通入電流，測量導電層第一方向上的電阻變化量，測量完成后，在導電層第二方向上通入電流，測量導電層第二方向上的電阻變化量。