復(fù)合材料具有諸多優(yōu)良性能如抗疲勞、耐腐蝕、耐高溫、質(zhì)量輕,在航空航天、軍事工業(yè)等領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣。復(fù)合材料在制造和使用過程中自身結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上會發(fā)生改變,也會受外在環(huán)境因素的影響。在航空領(lǐng)域為了確保飛機(jī)飛行的安全性,需要對復(fù)合材料進(jìn)行損傷和缺陷檢測以保證其質(zhì)量。電容層析成像具有速度快、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低等優(yōu)點,至今已經(jīng)發(fā)展成為一種新型的缺陷損傷檢測技術(shù),其原理是利用電容的邊緣效應(yīng)對復(fù)合材料內(nèi)部出現(xiàn)損傷的部位進(jìn)行可視化檢測。本文基于平面ECT的航空復(fù)合材料檢測技術(shù),對傳感器的結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究,并通過實驗來驗證傳感器性能的改善。本文將從以下幾個方面進(jìn)行論述:(1)針對平面式陣列電極傳感器,確定傳感器相關(guān)性能指標(biāo),分析電極板的結(jié)構(gòu)參數(shù)如極板形狀、長寬比、間距、屏蔽層等對其性能指標(biāo)的影響。結(jié)果表明矩形極板的長寬比和間距的減小能夠提高傳感器的測量靈敏度,加入屏蔽層可以降低電容測量動態(tài)范圍并改善靈敏度分布的均勻性。綜合考慮各項指標(biāo)得到一組優(yōu)化參數(shù):極板長寬比取值在1-2之間、極板間距為0.3cm,極間屏蔽寬度為0.2cm。(2)使用COMSOL多物理場仿真軟件進(jìn)行三維仿真建模,對比優(yōu)化前后的傳感器的二維、三維靈敏度分布和滿場、物場電容差值。結(jié)果表明優(yōu)化后的傳感器電容差值和靈敏度提高,在距離傳感器0.7cm高的層面上靈敏度分布的均勻性最好,仿真成像效果在此層面也是最好的。通過MATLAB用不同的圖像重建算法在平面ECT中對不同類型的缺陷進(jìn)行圖像重建,通過對比圖像相關(guān)系數(shù)和圖像誤差評價不同算法在平面ECT中的適用性。(3)在以STM32為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上進(jìn)行實驗測試,對復(fù)合材料的膠粘缺陷進(jìn)行檢測。通過成像效果和電容數(shù)據(jù)分析對比優(yōu)化前后傳感器檢測膠粘缺陷的敏感程度、穿透深度、檢測精度。實驗結(jié)果表明優(yōu)化后的傳感器提高了缺陷檢測的精度,檢測深度在0.5cm-0.7cm范圍內(nèi)效果最好。
【學(xué)位單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V250.2
【部分圖文】：

圖 1-1 復(fù)合材料在現(xiàn)代飛機(jī)上的應(yīng)用發(fā)展飛機(jī)和發(fā)動機(jī)上應(yīng)用域廣，飛機(jī)的各個結(jié)構(gòu)都有涉及到，碳使用率最高的材料之一。復(fù)合材料種類多，從結(jié)構(gòu)上可分為種形式，從制造工藝上可分為熱壓罐成型、RTM（樹脂傳遞輔助成型工藝）等[9]。陷的產(chǎn)生原因復(fù)雜多樣，缺陷類型也很多樣化，如圖 1-2 所

圖 1-1 復(fù)合材料在現(xiàn)代飛機(jī)上的應(yīng)用發(fā)展料在飛機(jī)和發(fā)動機(jī)上應(yīng)用域廣，飛機(jī)的各個結(jié)構(gòu)都有涉及到，碳纖維料是使用率最高的材料之一。復(fù)合材料種類多，從結(jié)構(gòu)上可分為蜂窩等多種形式，從制造工藝上可分為熱壓罐成型、RTM（樹脂傳遞模塑真空輔助成型工藝）等[9]。料缺陷的產(chǎn)生原因復(fù)雜多樣，缺陷類型也很多樣化，如圖 1-2 所示為型。

圖 1-3 復(fù)合材料制件無損檢測階段劃分料缺陷檢測方法測方法指的是頻率大于 20kHz 的聲波，超聲檢測方法的原理是根據(jù)聲波在陷區(qū)域的反射、共振與衰減的區(qū)別來確定缺陷的相關(guān)信息[11]。它主穿透法、脈沖反射法和反射板法[12]，可以根據(jù)缺陷特點來選擇不同聲檢測方法可以檢測復(fù)合材料中的裂紋、分層、孔隙等[13]，還可以料的疏密、彈性模量和厚度等[14]。料的組織結(jié)構(gòu)是各向異性的且聲衰減大，從而引起的干擾與缺陷反，不容易分辨。超聲檢測技術(shù)要求被測目標(biāo)表面結(jié)構(gòu)比較圓滑，較，因此在進(jìn)行檢測時，要根據(jù)實際情況來選取合適的檢測方法。
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本文編號：2846671