多层结构复合材料的超声检测系统设计.pdfVIP

第27卷第6期增刊 仪 器 仪 表 学 报 Vol.27No.6 2006年6月 ChineseJournalofScientificInstrument June.2006 多层结构复合材料的超声检测系统设计 ‘ 童明利 祝连庆 穆 婕 汤爱芳 (北京机械工业学院北京 100085) 摘 要 分析了超声波在多层结构复合材料中的传播特性，设计了测量多层复合材料厚度及各种缺陷的超声检测系统超声 发射系统。该系统由超声波发射系统、接收系统及计算机控制处理系统组成。针对多层结构复合材料层厚及内部缺陷分别 进行了计算机仿真和实测实验，并对实验结果进行了比对。结果表明，该检测系统性能达到了设计要求。 关健词 复合材料 超声检测 计算机仿直 Ultrasonicinspectionsystemformulti-layercompositematerial DongMingliZhuLianqing Mu Jie TangAifang (BeijingInstituteofMachinery，Be万ing100085,China) AbstractBasedontheanalysisofultrasonicpropagationcharactersincompositematerial,thispaperpresentsa schemeoftheultrasonicinspectionsystemformulti-layercompositematerial.Computersimulationandinspection experimentalof3-layercompositematerialindicatethatthesystemcanachieveinspectionofmulti-layercomposite materialefficiently. Keywords compositematerialultrasonicinspection computersimulation 废，造成重大经济损失。因此，采用可靠检测方法对复 1 引 言 合材料进行检测是保证其质量和性能的重要环节。 本文对超声波在多层结构复合材料中的传播特性 近年来，随着现代科学技术的进步，特别是汽车工 进行了分析，设计了测量多层复合材料厚度及各种缺 业、航空航天工业的飞速发展，新材料的研究、发展与 陷的超声检测系统，并针对多层结构复合材料进行了 应用一直是当代高新技术的重要内容之一。由于复合 计算机仿真实验测试。 材料具有高强度、高模量重量比、耐高温、耐腐蚀、耐磨 损以及吸噪性好、抗氧化、抗蠕变等性能，所以在新材 2 超声波在多层结构复合材料中的传播 料技术领域占有重要的地位。它在汽车底盘、保险杠、 飞机扰流板、整流罩、方向舵、水平安定面以及航天飞 在多层复合材料的超声检测系统中，主要采用纵 行器冀板等部件得到广泛的应用。多层结构复合材料 波进行垂直人射获取其回波信号。当超声波垂直人射 是用数层基体不同(包括金属基、树脂基、陶瓷基)或结 时，只存在同一类型的反射和透射。这里以超声波在 构不同的纤维及固体层粘结热压而成，其性能和品质 三层结构复合材料中的传播为例对纵波垂直人射到多 与基体厚度、各纤维及固体层厚度有着密切的关系。 层界面的传播进行分析。设三层结构复合材料每层媒 多层复合材料结构件在制造和使用过程中有可能产生 质的声特性阻抗分别为:Z，二piC1.Z2=p2c2.Z30P3c3, 各种缺陷，如脱层、脱粘、固体层裂纹、夹渣、纤维束交 P;为人射波，p，为反射波，A为折射波。当超声波从媒 迭、过量气孔