[發(fā)明專利]一種用于復(fù)合材料修理后超聲檢測的試塊

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• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112630308A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉松平;劉菲菲;楊玉森;張連旺
• 申請（專利權(quán)）人: 中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N29/30
• 分類號: G01N29/30;G01N29/11
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

本發(fā)明是一種用于復(fù)合材料修理后超聲檢測的試塊，該試塊由母片(1)和補(bǔ)片(2)組成，在母片(1)的中心處加工有一個(gè)圓錐形盲孔或圓錐形通孔，在該圓錐形盲孔或圓錐形通孔內(nèi)設(shè)置與其形狀、體積相匹配的補(bǔ)片(2)，在補(bǔ)片(2)內(nèi)設(shè)置分層缺陷，在補(bǔ)片(2)與母片(1)的圓錐形盲孔或圓錐形通孔的貼合面(3)上設(shè)置脫粘缺陷。該試塊考慮了復(fù)合材料損傷修理的工藝特點(diǎn)、損傷區(qū)的幾何特征，以及由此帶來超聲檢測信號的變化對修理區(qū)缺陷的判別影響，更能反映復(fù)合材料損傷特點(diǎn)，結(jié)合損傷修理區(qū)超聲檢測的特點(diǎn)，給出的評價(jià)方法等更加適合復(fù)合材料修理區(qū)的超聲檢測與缺陷評定，從而更有利于提高修理檢測的可靠性和修理缺陷評定的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種用于復(fù)合材料修理后超聲檢測的試塊，屬于測量、測試技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著復(fù)合材料在航空、建筑、交通等領(lǐng)域的廣泛使用，基于復(fù)合材料的各種結(jié)構(gòu)已在許多工程領(lǐng)域得到非常重要的服役應(yīng)用。在服役環(huán)境下，因復(fù)合材料結(jié)構(gòu)受力等作用，可能會產(chǎn)生損傷。為了確保復(fù)合材料結(jié)構(gòu)原有的預(yù)期承載能力和功能，需要對受到損傷的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時(shí)有效的修理。損傷區(qū)的修理質(zhì)量直接影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能和功能的恢復(fù)程度。因此，工程上，通常都需要對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷區(qū)的修理質(zhì)量進(jìn)行100％的無損檢測。超聲是修理檢測的一種主要無損檢測方法，目前采用的檢測方法是，利用包含已知損傷的對比試塊，獲取用于判別損傷閾值的檢測信號和檢測參數(shù)設(shè)置，然后基于所設(shè)置的檢測信號閾值和檢測參數(shù)設(shè)置，對復(fù)合材料損傷修理區(qū)進(jìn)行超聲檢測。因此，對比試塊的設(shè)計(jì)及其缺陷/損傷設(shè)置的合理性非常重要。目前用于復(fù)合材料損傷修理超聲檢測的對比試塊設(shè)計(jì)與評價(jià)方法的主要不足是：(1)只考慮了復(fù)合材料制造階段的材料、工藝、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沒有考慮復(fù)合材料損傷修理的特點(diǎn)；(2)缺陷的設(shè)置沒有反映復(fù)合材料損傷特點(diǎn)；(3)沒有結(jié)合損傷修理區(qū)超聲檢測的特點(diǎn)給出相應(yīng)的評價(jià)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種用于復(fù)合材料修理后超聲檢測的試塊，其目的是使復(fù)合材料修理區(qū)域的超聲檢測更加準(zhǔn)確并形成對缺陷的評定標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明技術(shù)方案是基于超聲波反射特點(diǎn)和損傷修理區(qū)的幾何特征，提出了一種用于復(fù)合材料修理超聲檢測的試塊，該試塊的設(shè)計(jì)考慮了復(fù)合材料損傷修理的工藝特點(diǎn)、損傷區(qū)域的幾何特征，以及由此帶來超聲檢測信號的變化對修理區(qū)缺陷的影響，具體內(nèi)容如下：

該種用于復(fù)合材料修理后超聲檢測的試塊由母片1和補(bǔ)片2組成，母片1與被修理零件的復(fù)合材料相同，補(bǔ)片2與修理用復(fù)合材料相同，在母片1的中心處加工有一個(gè)圓錐形盲孔或圓錐形通孔，在該圓錐形盲孔或圓錐形通孔內(nèi)設(shè)置與其形狀、體積相匹配的補(bǔ)片2，母片1與補(bǔ)片2之間采用與損傷修理相同的膠接工藝膠接而成，在補(bǔ)片2內(nèi)設(shè)置分層缺陷，在補(bǔ)片2與母片1的圓錐形盲孔或圓錐形通孔的貼合面3上設(shè)置脫粘缺陷。

在一種實(shí)施中，母片1與被修理零件的復(fù)合材料相同是指母片1的材料、鋪層及固化工藝與被修理零件的復(fù)合材料一致。

在一種實(shí)施中，補(bǔ)片2與修理用復(fù)合材料相同是指補(bǔ)片2的材料、鋪層及固化工藝與修理用的復(fù)合材料一致，且補(bǔ)片2的纖維方向與母片1的纖維方向平行。

在一種實(shí)施中，補(bǔ)片2的厚度H與圓錐形盲孔或圓錐形通孔側(cè)壁與底部之間的夾角α滿足以下關(guān)系式：

式中：D為圓錐形盲孔或圓錐形通孔的大直徑一端的直徑。

在一種實(shí)施中，母片1的形狀長方形，其長度為L，寬度為W，兩者滿足以下關(guān)系式：

L＝(1.0～1.5)×W 公式2。

在一種實(shí)施中，所述圓錐形盲孔的大直徑一端為開口端。