CFRP层压板缺陷超声C扫描检测技术研究

admin · 发表于 2022-9-27 10:58:33

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目前，碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在大型飞机上得到了越来越广泛的应用。大型飞机中复合材料用量的多少已经成为评价飞机先进性的重要指标。然而由于树脂基碳纤维复合材料是复杂的各项异性多相体，其在生产制备及服役过程中都会不可避免的产生缺陷。因此，必须对其进行无损检测。超声C扫描检测技术，以检测速度快，检测结果直观可靠，定量、定位准确，检测结果便于永久保存等诸多优点而成为当前发展最快的技术之一。在国内，先进复合材料的C扫描检测技术正处于起步阶段，相关的方法标准尚未形成，限制了C扫描检测技术在先进复合材料中的应用。本论文针对“大飞机”可能应用的增韧树脂基碳纤维复合材料结构，开展了一系列超声C扫描检测技术研究。首先对超声C扫描检测结果可靠性的影响因素进行了分析，得出对于本文所用的复合材料层压板，选用高频探头，小的检测步进以及合适的增益有助于提高检测结果的可靠性。本论文还对复合材料层压板中常见的缺陷和损伤进行了检测研究，通过对预埋分层缺陷的超声C扫描检测以及金相显微分析的结果对比发现，超声C扫描能够对预埋的分层缺陷进行精确的定位和定量，并能从检测结果中看出双层预埋聚四氟乙烯薄片交叠现象。通过对层压板制备过程中产生的孔洞型缺陷检测以及金相显微分析结果对比，证明了超声C扫描技术制备过程中产生的孔洞型缺陷检测的有效性。通过对受不同能量冲击层压板的冲击损伤的检测得出：工具掉落以及冰雹冲击等冲击能量都会使层压板内部产生损伤，层压板冲击损伤的主要形式为分层。在8-20J的冲击能量范围内，随着冲击能量的增加，损伤面积和损伤宽度几乎呈线性增大。通过选用高分辨率探头以及调整检测时闸门的位置和宽度，可以看出层压板冲击损伤分层是从第二个层间界面开始，每个层间界面均出现大面积分层损伤。越靠近下表面的层间界面，分层面积越大。冲击损伤在试件内部是沿着纤维走向向周围扩展的，其分层主轴方向总是沿着相邻两层中下层的纤维方向。本论文为复合材料无损检测技术作为大飞机关键技术之一的研究提供依据。

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