民机复合材料缺陷检测技术研究

发布时间：2021-08-27 05:24

　　随着我国航空产业的迅猛发展,新型高性能民机复合材料在航空领域发挥着越来越重要的作用,其优异性能已得到充分验证与普遍认可。由于民机复合材料及其结构的特殊性,任何质量隐患或者缺陷的存在,都会导致飞机存在安全隐患。对于在役飞机而言,鸟击、冰雹冲击、维修工具撞击等容易导致复合材料构件内部产生低速冲击损伤缺陷。然而,低速冲击损伤从复合材料构件表面难以观测,需借助其他辅助检测设备对其进行检测。因此,探索可实现对复合材料低速冲击损伤的可视化、定量化的无损检测技术,从而排除飞机中存在的安全隐患,是非常有必要的。（1）采用闪光灯光激励红外热成像法对民机复合材料中的低速冲击损伤缺陷进行检测。在对缺陷进行提取的过程中,对于原始红外图像中存在的缺陷细节缺失、边缘模糊以及对比度低的问题,设计了相应的图像增强与噪声抑制环节。先通过最大类间方差双阈值法与直方图均衡法对图像进行了增强,再采用维纳滤波对图像的背景与噪声进行了抑制,最后对缺陷进行了分割与提取。此外,还引入了量子遗传算法来提高阈值计算的效率。结果表明,本文设计的图像处理方法能较好地增强图像中缺陷的显示,提取的缺陷信息更加准确、快速。与超声C扫结果相比,缺陷... 

【文章来源】：中国民用航空飞行学院四川省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

先进复合材料组成示意图

第二章检测技术原理10图2.1红外辐射波段在电磁波谱中所处位置由于空气中的各种介质对电磁波具有吸收作用，所以在上述不同红外波区域内（如图2.1所示）的红外线在空气中具有不同的传播特征，其中近红外波在空气中衰减严重，中红外波和远红外波在空气中传播时衰减较少，也是考虑到该因素，红外检测设备在研制时，其检测波段也主要面向中远红外波。红外线的辐射特性是红外热成像技术的理论依据和红外检测技术的重要物理基础，其理论基础主要是基尔霍夫辐射定律与普朗克辐射定律，下面主要介绍红外辐射基本定律以及其在实际应用中的推导公式[77,78]。（1）基尔霍夫热辐射定律基尔霍夫在研究分析红外辐射相关特性时，分别给出了反射率和透射率的定义，并创造性的提出了“黑体”的概念。黑体是被定义为对所有波段的电磁波的吸收系数为1，透射系数为0的物体，该物体可被作为研究红外辐射基本定律的标准物体[79]。结合这些参数，基尔霍夫总结出了基尔霍夫辐射定律，该定律说明辐射体的辐射与吸收能力的比值与标准黑体是一致的，其表达式如公式（2.1）所示：),(),(),(),(),(),(MTfTTTMTTMblblbl===（2.1）式中，特定温度下辐射体的辐射出射度为TM),(，吸收比为),(T；标准黑体的辐射出射度为TM),(bl，吸收比为),(Tbl，且),(Tbl通常取1。（2）普朗克黑体辐射定律二十世纪初，基于前代科学家们的大量实验数据与研究成果，普朗克提出了黑体辐射定律[80]，该定律说明了特定温度下从黑体中发射的电磁辐射的出射度与其温度、波长之间的关系，其表达式如公式（2.2）.所示：2151)1)(exp(),(=TCCTMbl（2.2）式中，1C指的是第一辐射常数，)(107418.3221621hcC==mW；2C指的是第二辐

第二章检测技术原理14面z=0处有热能进入和热辐射损失，该物体表面的热辐射损耗过程可以用非线性边界条件来约束，其表达式如公式（2.13）所示：)),((),(44ATtzTztzTk=（2.13）式中，指的是史蒂芬-波兹曼常数，指的是物体表面的能量发射率，其值小于1。一般情况下可以对公式（2.13）进行近似与线性转换，其表达式如公式（2.14）所示：)(4)),0((),0(3444AAAATTTtTTTTtTt=（2.14）所以边界条件转化为表达式如公式（2.15）所示：)),0(()),0((4),0(3AAATtzThTtzTTKztzT=====（2.15）即：)),0(()(),0(AqhTtTtztTK=（2.16）式中，34ATKh=。其他边界条件看为绝热时，公式（2.16）可简化为公式（2.17）所示：0),(=zTtLK（2.17）图2.2试件中热传导示例


本文编号：3365740