飞机多层结构内层腐蚀涡流检测技术研究

发布时间：2017-09-18 09:39

  本文关键词：飞机多层结构内层腐蚀涡流检测技术研究

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【摘要】：飞机多层结构内的隐藏腐蚀,如机翼、机身蒙皮搭接结构内部腐蚀,损伤比较隐蔽,难以及时发现,严重威胁着飞行安全。涡流无损检测技术以其检测速度快、检测准确性高以及非接触等优点在飞机定期的检测中得到了广泛应用。针对上述情况,本文开展了飞机多层结构内层腐蚀涡流检测技术研究。论文的主要研究成果如下:(1)构建无限大任意层导电结构上方通有正弦交流电的圆柱形互感式涡流传感器的解析模型,将空间区域相应的磁场与矢量磁位边界条件代入Maxwell方程组,采用截断区域特征函数级数展开式法,求导出圆柱形互感式涡流传感器放置于多层导电结构上方时检测线圈阻抗变化量的级数表达式。之后使用Mathematica与CIVA软件分别计算了涡流传感器置于不同厚度的单层导电平板上方时,检测线圈阻抗的变化量。两种方法的计算结果基本相同,验证了级数表达式的正确性。(2)在CIVA中构建三层铝合金搭接结构涡流检测的数值模型,根据涡流传感器激励线圈在铝合金搭接结构内部产生的涡流场强度分布,改进了传感器的结构。根据不同外径与截面形状的传感器线圈对铝合金搭接结构内部缺陷的响应结果,优化了传感器的尺寸参数。根据不同检测率与提离高度下涡流传感器对铝合金搭接结构内部缺陷的响应结果,得出了最佳的检测参数。提高了检测灵敏度。(3)通过研究与分析现实中飞机多层结构内部常见腐蚀缺陷的特征,运用CIVA在三层铝合金搭接结构模型内部加入不同尺寸与埋深的矩形空气缺陷,计算出涡流传感器对不同尺寸与不同埋深缺陷的响应结果,得出检测线圈阻抗变化量幅值与相位随矩形空气缺陷尺寸与埋深的变化规律,并总结出定量飞机多层结构内部缺陷边界、深度与埋深的方法。(4)根据飞机多层搭接结构特点,使用LY12铝板制作了带有人工缺陷的三层铝合金搭接结构涡流检测参考试块。之后根据第3章中优化涡流传感器的结论,制作了一款用于检测飞机多层导电结构内部腐蚀缺陷的传感器。接着模拟实际空气中的盐雾与酸性气体,配制了酸性氯化钠腐蚀溶液,令其与LY12铝板反应,加工制作了带有模拟自然腐蚀缺陷的飞机三层铝合金搭接结构试件。通过对比参考试块与模拟自然腐蚀缺陷试件中缺陷的阻抗信号,并结合第4章中对腐蚀缺陷定量方法,较为准确地定量出模拟自然缺陷的边界、埋深以及腐蚀深度。
【关键词】：飞机多层结构内层腐蚀 涡流检测 线圈阻抗变化量的级数表达式 CIVA 提高检测灵敏度 腐蚀缺陷定量
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V267
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 引言9
• 1.2 涡流检测技术概论9-11
• 1.2.1 涡流检测原理9-10
• 1.2.2 集肤效应与涡流的渗透深度10
• 1.2.3 涡流检测中的阻抗分析法10-11
• 1.3 CIVA仿真软件介绍11-12
• 1.4 飞机多层结构腐蚀缺陷涡流检测研究进展及介绍12-13
• 1.5 论文的研究内容及创新点13-16
• 1.5.1 选题的依据与意义13-14
• 1.5.2 研究的主要内容14-15
• 1.5.3 论文的创新点15-16
• 第2章 多层导电结构上方圆柱形互感式涡流传感器检测线圈阻抗变化量的计算及验证16-28
• 2.1 涡流传感器检测线圈阻抗变化量积分表达式的求解16-22
• 2.2 涡流传感器检测线圈阻抗级数表达式的求解22-24
• 2.3 涡流传感器检测线圈阻抗级数解析解的计算及验证24-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第3章 提高多层导电结构内层腐蚀缺陷涡流检测灵敏度的仿真研究28-42
• 3.1 三层铝合金搭接结构内的涡流场分布28-31
• 3.2 涡流传感器的结构设计31-33
• 3.3 优化涡流传感器尺寸参数的仿真研究33-38
• 3.3.1 涡流传感器线圈外径的优化34-35
• 3.3.2 涡流传感器线圈横截面形状的优化35-38
• 3.4 涡流检测时提离高度的变化对缺陷检测灵敏度的影响38-39
• 3.5 涡流检测频率的变化对检测灵敏度的影响39-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第4章 飞机多层结构内层腐蚀缺陷涡流检测的仿真研究42-58
• 4.1 飞机多层结构内层腐蚀缺陷的形态与特征42-44
• 4.1.1 电偶腐蚀42-43
• 4.1.2 缝隙腐蚀43
• 4.1.3 晶间腐蚀43-44
• 4.1.4 剥蚀44
• 4.2 飞机多层结构内层腐蚀缺陷涡流检测的仿真研究44-52
• 4.2.1 传感器对不同长度矩形缺陷的响应45-48
• 4.2.2 传感器对不同宽度矩形缺陷的响应48-49
• 4.2.3 传感器对不同埋深矩形缺陷的响应49-50
• 4.2.4 传感器对不同深度矩形缺陷的响应50-52
• 4.3 飞机多层结构内层腐蚀缺陷的定量研究52-57
• 4.3.1 矩形腐蚀缺陷边界的定量研究52-55
• 4.3.1.1 矩形腐蚀缺陷宽度与线圈阻抗变化量幅值之间的关系52-54
• 4.3.1.2 矩形腐蚀缺陷边界的确定方法54-55
• 4.3.2 飞机多层结构内层矩形腐蚀缺陷深度和埋深的定量研究55-56
• 4.3.3 矩形缺陷阻抗信号之间的矢量合成关系56-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 飞机多层结构内层腐蚀缺陷涡流检测的实验研究58-73
• 5.1 飞机多层结构内层腐蚀缺陷涡流检测参考试块的制作58-60
• 5.2 涡流传感器的制作60-64
• 5.2.1 线圈骨架的制作61-62
• 5.2.2 线圈的绕制62
• 5.2.3 线圈外壳的制作62-63
• 5.2.4 涡流传感器的组装63-64
• 5.3 涡流检测仪器的介绍64
• 5.4 涡流检测仪器的调试与实验64-68
• 5.4.1 涡流检测仪器的标定64-65
• 5.4.2 涡流检测比较试验65-68
• 5.4.3 检测结果分析68
• 5.5 飞机多层结构内层腐蚀缺陷涡流检测的定量实验68-72
• 5.6 本章小节72-73
• 第6章 总结与展望73-76
• 6.1 论文总结73-74
• 6.2 论文展望74-76
• 参考文献76-79
• 研究生期间发表论文情况79-80
• 致谢80-81
• 附录81-83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 范孟豹;黄平捷;叶波;侯迪波;张光新;周泽魁;;多层导电结构电涡流检测探头阻抗解析模型及数值计算[J];机械工程学报;2009年06期

2 朱绒霞,马康民,徐可为,杜红亮;沿海某型飞机镁合金零部件腐蚀与表面防护[J];轻金属;2004年06期

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本文编号：874789