文档介绍：超声波方法在飞机蜂窝结构检查中的典型应用
姜明
摘要:通过实验的方法,采用超声波脉冲反射方式对碳纤维或玻璃纤维板的纸蜂窝夹芯结构下表面脱粘和蜂窝内积水的典型显示进行总结,以便于对缺陷的判读。
内容:本文通过三部分来进行内容的阐述。
第一部分,蜂窝结构损伤的不同类型和超声波检查的基本参数设置
第二部分,蜂窝结构下表面脱粘的典型显示和分析
第三部分,不同情况下的蜂窝积水在屏幕上的显示比较
关键词:超声波;复合材料蜂窝夹芯;蜂窝积水;蜂窝下表面脱粘
Typical defect indication posite b sandwich structure using ultrasonic inspection method
Jiang Ming
Abstract: Through experiment method, to summarize typical defect indication posite b sandwich structure ,like subsurface disbanding and b water entrapped , in order to judge the defect correctly .
Content : This topical including three section like below
Section one , the type of the b structure damage and general setting for the UT equipment parameter
Section two , typical indication for b structure subsurface disbanding and principle instruction
Section three , compare the different situation indication when water entrapped b sandwich structure
Keywords: ultrasonic ; composite b sandwich structure ; experiment ; defect ; b water entrapped ; disbanding at subsurface
第一部分: 蜂窝结构损伤的不同类型和超声波检查的基本参数设置
随着飞机设计的经济性考虑和复合材料使用技术的提高,复合材料越来越多的在飞机结构中得到应用。而复合材料板纸蜂窝夹芯结构是其广泛应用的一种。尽管这种材料有诸多优点,但是在使用的过程中也会因为意外、疲劳、环境的原因造成损伤从而引起材料强度失效。
失效的形式无非有图一所示的6种。
图一
图一表示的是一个水平放置的复合材料板纸蜂窝夹芯结构,TYPE A表示复合材料层板之间的分层缺陷,TYPE B表示上表面的复合材料层板和纸蜂窝芯的脱粘,TYPE C表示蜂窝芯断裂, TYPE D 表示蜂窝芯失稳,TYPE E表示下表面的复合材料层板和纸蜂窝芯的脱粘,TYPE F表示蜂窝芯积水。
对于这些损伤的检查手段有很多,包括敲击、红外线、X射线、谐振、超声波等等方法,但是都各有其局限性。相比较而言,超声波检查是应用最广泛的,因为它不需要从内外两侧接近(优于X射线检查)、不需要辅助设备对被检材料加热或降温(优于红外线检查)、层板厚度的增加对其影响较小(优于敲击检查)、设备调试方便(优于谐振检查)。当然它也有局限性,主要表现在无法完成对上下表面不平行的复合材料板纸蜂窝夹芯材料的检查;影响回波信号的因素很多,给缺陷的准确判读造成一定的困难。
由于超声波在复合材料板纸蜂窝夹芯材料结构中的传播并不同于在传统金属材料中的传播,尤其是蜂窝芯材料的不均匀和低密度造成的声衰减,蜂窝壁薄膜及腔体共振,波形转换等因素共同影响下使得对缺陷信号的分析较为困难,在现有的飞机制造厂的无损检测手册中并没有详细的列明各种损伤情况下的缺陷显示特征,所以本文通过简单的理论分析和具体的实验数据,结合飞机制造厂家所推荐的检查程序,来让读者更好的理解超声波在检查蜂窝夹层结构的波形特征,从而更好的掌握缺陷的判读。
本文仅对图一所示的TYPE E下表面蜂窝脱粘和TYPE F蜂窝积水的两类典型缺陷来做具体分析。
为什么我们要将下表面蜂窝脱粘类缺陷拿出来分析?因为上表面的分层脱粘与传统的超声波检查原理相同,并且在工作中经常会遇到,对缺陷的判读不存在大的疑惑。而下表面脱粘就不同了,因为超声波要穿透上表面层板,随后在蜂窝的薄壁上向前传播,最后到达下表面。而与蜂窝相粘接的下表面层板的厚度一般不超过3mm,那么脱粘对回波的影响和粘接