基于平面ECT的航空复合材料缺陷检测优化研究

发布时间：2020-10-18 18:45

　　 复合材料具有诸多优良性能如抗疲劳、耐腐蚀、耐高温、质量轻,在航空航天、军事工业等领域中应用越来越广。复合材料在制造和使用过程中自身结构和性质上会发生改变,也会受外在环境因素的影响。在航空领域为了确保飞机飞行的安全性,需要对复合材料进行损伤和缺陷检测以保证其质量。电容层析成像具有速度快、适应性强、成本低等优点,至今已经发展成为一种新型的缺陷损伤检测技术,其原理是利用电容的边缘效应对复合材料内部出现损伤的部位进行可视化检测。本文基于平面ECT的航空复合材料检测技术,对传感器的结构及相关参数进行优化研究,并通过实验来验证传感器性能的改善。本文将从以下几个方面进行论述:(1)针对平面式阵列电极传感器,确定传感器相关性能指标,分析电极板的结构参数如极板形状、长宽比、间距、屏蔽层等对其性能指标的影响。结果表明矩形极板的长宽比和间距的减小能够提高传感器的测量灵敏度,加入屏蔽层可以降低电容测量动态范围并改善灵敏度分布的均匀性。综合考虑各项指标得到一组优化参数:极板长宽比取值在1-2之间、极板间距为0.3cm,极间屏蔽宽度为0.2cm。(2)使用COMSOL多物理场仿真软件进行三维仿真建模,对比优化前后的传感器的二维、三维灵敏度分布和满场、物场电容差值。结果表明优化后的传感器电容差值和灵敏度提高,在距离传感器0.7cm高的层面上灵敏度分布的均匀性最好,仿真成像效果在此层面也是最好的。通过MATLAB用不同的图像重建算法在平面ECT中对不同类型的缺陷进行图像重建,通过对比图像相关系数和图像误差评价不同算法在平面ECT中的适用性。(3)在以STM32为核心的数据采集系统上进行实验测试,对复合材料的胶粘缺陷进行检测。通过成像效果和电容数据分析对比优化前后传感器检测胶粘缺陷的敏感程度、穿透深度、检测精度。实验结果表明优化后的传感器提高了缺陷检测的精度,检测深度在0.5cm-0.7cm范围内效果最好。
【学位单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：V250.2
【部分图文】：

图 1-1 复合材料在现代飞机上的应用发展飞机和发动机上应用域广，飞机的各个结构都有涉及到，碳使用率最高的材料之一。复合材料种类多，从结构上可分为种形式，从制造工艺上可分为热压罐成型、RTM（树脂传递辅助成型工艺）等[9]。陷的产生原因复杂多样，缺陷类型也很多样化，如图 1-2 所

图 1-1 复合材料在现代飞机上的应用发展料在飞机和发动机上应用域广，飞机的各个结构都有涉及到，碳纤维料是使用率最高的材料之一。复合材料种类多，从结构上可分为蜂窝等多种形式，从制造工艺上可分为热压罐成型、RTM（树脂传递模塑真空辅助成型工艺）等[9]。料缺陷的产生原因复杂多样，缺陷类型也很多样化，如图 1-2 所示为型。

图 1-3 复合材料制件无损检测阶段划分料缺陷检测方法测方法指的是频率大于 20kHz 的声波，超声检测方法的原理是根据声波在陷区域的反射、共振与衰减的区别来确定缺陷的相关信息[11]。它主穿透法、脉冲反射法和反射板法[12]，可以根据缺陷特点来选择不同声检测方法可以检测复合材料中的裂纹、分层、孔隙等[13]，还可以料的疏密、弹性模量和厚度等[14]。料的组织结构是各向异性的且声衰减大，从而引起的干扰与缺陷反，不容易分辨。超声检测技术要求被测目标表面结构比较圆滑，较，因此在进行检测时，要根据实际情况来选取合适的检测方法。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈丽凤;;航空复合材料制造技术及发展趋势探讨[J];装备制造技术;2017年08期

2 魏建义;;航空复合材料无损检测应用研究[J];现代制造技术与装备;2016年01期

3 庞孝吾;孙丽转;;浅谈航空复合材料发展中的几大难题[J];科技与企业;2012年13期

4 梁宪珠;张铖;;浅谈降低国内航空复合材料结构成本的途径[J];航空制造技术;2011年03期

5 刘友丹;窦润龙;;航空复合材料市场分析展望[J];航空制造技术;2011年20期

6 祝琨;毛阳;郭垠昊;;航空复合材料的损伤与维修[J];中国科技信息;2010年14期

7 ;航空复合材料专家 陈祥宝[J];中国科技论坛;2009年06期

8 李达;陈先有;;无损检测技术在航空复合材料结构领域的应用分析[J];航空科学技术;2008年01期

9 杨乃宾;国外航空复合材料技术发展现状浅析[J];航空科学技术;1995年03期

10 薛晓冰;陆志洋;;俄罗斯主要航空复合材料企业分析[J];科技资讯;2019年32期

相关硕士学位论文 前9条

1 邓晨肖;基于平面ECT的航空复合材料缺陷检测优化研究[D];中国民航大学;2019年

2 赵政武;基于物联网技术的航空复合材料在制品跟踪管理系统[D];南京航空航天大学;2012年

3 程磊;现代航空复合材料的电磁特性研究[D];电子科技大学;2012年

4 白如冰;新型航空复合材料壁板制造工艺研究[D];大连理工大学;2014年

5 陈国慧;基于约束理论的航空复合材料生产计划排程系统[D];南京航空航天大学;2012年

6 黄发亮;基于多特征权重向量空间模型的航空复合材料缺陷检测技术研究[D];南昌航空大学;2016年

7 施晶晶;航空复合材料可重入制造过程建模与调度方法研究[D];南京航空航天大学;2014年

8 赵晓萌;轻质金属基航空复合材料切削加工有限元模拟研究[D];浙江大学;2016年

9 李家艮;航空复合材料结构用纳米钛粉改性底漆的制备及性能研究[D];中国民用航空飞行学院;2015年

本文编号：2846671