[發明專利]結構部件和用于評估結構部件中的應變的方法

在審

• 申請號: 202110103368.0
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN113203354A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: G·E·喬治森;K·H·格里斯;R·L·凱勒
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01B11/16
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 張志華;王小東

本發明涉及結構部件和用于評估結構部件中的應變的方法。結構部件可具有在結構部件內的衍射腔的幾何圖案，其中幾何圖案中的衍射腔均具有腔寬度并以腔間隔距離彼此間隔開。該方法可包括將電磁(EM)能量的投射射束投射穿過結構部件到達衍射腔的第一幾何圖案，以形成EM能量的衍射射束，該EM能量的衍射射束被衍射腔的幾何圖案反射或透射穿過該衍射腔的幾何圖案并具有衍射波長，衍射波長指示由于當結構部件被暴露于環境條件時造成的應變而引起的腔間隔距離的變化；檢測衍射射束的衍射波長；并且將衍射射束的衍射波長與結構部件中的應變關聯。

技術領域

本公開總體上涉及結構部件的非破壞性檢查(NDI)，并且更具體地，涉及利用結構部件內的衍射腔的幾何圖案檢測暴露于環境條件而引起的結構部件中的應變的系統和方法，該結構部件衍射不可見電磁(EM)能量以產生被結構部件反射或透射的EM能量的波長的可檢測到的變化，該變化指示了結構部件中的應變。

背景技術

諸如商用車、制造設備和其他工業系統這樣的許多機械系統可被暴露于諸如振動、極端溫度、沖擊和機械應力這樣的特別劇烈的環境條件。例如，即使在地面上，飛機也可在貨物裝卸期間承受巨大的應力以及來自支援車輛和地面支援設備的沖擊。在飛行期間，起飛和降落期間，可能因貨物移位或固定不當、飛行期間與物體的撞擊等而導致應力和/或沖擊。另外，某些結構部件在暴露于高溫時會承受熱應力。例如，某些復合材料會受到熱降解的影響，從而會損害復合材料的機械性能，這些機械性能包括撓曲強度、沖擊后的壓縮以及層間剪切強度，還有其他機械性能。

因此，通常在各種工業系統的所選擇部件的使用壽命期間對部件進行例行檢查和評估。一個或更多個結構部件的完整性會被損害，而沒有環境條件對部件的影響的伴隨的視覺可檢測到的指示。因此，存在需要可指示對在操作期間暴露于諸如重復載荷、沖擊、高溫等之類的環境條件之后的結構部件的累積影響的非破壞性檢查技術。這樣的指示可造成安排在適當的時間對結構部件進行進一步評估、維修和/或更換。

發明內容

在本公開的一方面，公開了一種結構部件。該結構部件可包括第一外表面、第二外表面以及在結構部件內的由第一表面形成的衍射腔的第一幾何圖案。該衍射腔的第一幾何圖案可具有以第一腔間隔距離彼此間隔開的第一組衍射腔，其中，當具有與第一腔間隔距離對應的第一波長的EM能量的第一投射射束碰上第一組衍射腔時，該EM能量的第一投射射束被衍射，并且形成具有第一衍射波長的衍射的EM能量的第一衍射射束，第一衍射波長指示由于當結構部件被暴露于環境條件時造成的應變而引起的第一腔間隔距離的變化。

在本發明的另一方面，公開了一種用于評估結構部件中的應變的檢查系統。該檢查系統可包括：在結構部件內的衍射腔的第一幾何圖案，所述衍射腔的第一幾何圖案具有以第一腔間隔距離彼此間隔開的第一組衍射腔；以及第一EM能量源，其以與第一腔間隔距離對應的第一波長投射EM能量的第一投射射束。當EM能量的第一投射射束被投射到結構部件上時，EM能量的第一投射射束可穿過結構部件到達衍射腔的第一幾何圖案，并且可被第一組衍射腔衍射，以形成具有第一衍射波長的衍射的EM能量的第一衍射射束，第一衍射波長指示由于當結構部件被暴露于環境條件時造成的應變而引起的第一腔間隔距離的變化。該檢測系統還可包括：EM能量檢測器，其在第一EM能量源將EM能量的第一投射射束投射到結構部件上時檢測來自第一組衍射腔的衍射EM能量的第一衍射射束的第一衍射波長；以及處理器，其操作性地連接到EM能量檢測器，并被配置為從EM能量檢測器接收衍射的EM能量的第一衍射射束的第一衍射波長并將第一衍射波長與結構部件中的應變關聯。