隔热瓦材料与基体黏接缺陷检测的实验研究

发布时间：2017-09-20 02:20

  本文关键词：隔热瓦材料与基体黏接缺陷检测的实验研究

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【摘要】：超音速飞行器需要长时间在大气层中高速飞行,因气流冲击摩擦造成的热环境极其恶劣,飞机表面温度相当高,要保证机身的安全,必须有效阻止热量向飞机内部扩散。陶瓷纤维隔热瓦经过数十年的研制,其隔热性能已经明显提高,已经能够满足飞行器的隔热要求。陶瓷纤维隔热瓦使用航天专用粘胶,采用特殊技术与机身黏接在一起,在高速气流的冲击下,要保证黏接牢固,不被掀翻,然而由于生产工艺的误差,往往会造成黏接缺陷的出现,引发各种灾难性事故。因此必须有效的检测与评价这些黏接缺陷。目前,黏接缺陷的检测主要分为脱粘缺陷检测和黏接强度检测,本文所研究的主要是针对黏接缺陷的识别问题,提供一种快速有效的方法,使之能够指导工程实际的操作。另外对不同黏接缺陷构件黏胶层的应力分布进行了ANSYS有限元模拟,研究了黏接缺陷对黏接强度的影响。本文通过能谱实验对材料的组分及配比作出了分析,用以研究材料内部声速的问题。通过SEM电镜扫描对材料的各向异性特征、孔隙特征以及黏结特征作出了分析,用来定性判断材料可能的破坏方式以及研究应力波在材料内部的衰减情况。通过压缩实验分析了材料的强度、弹性性能和变形能力等基本力学特性特性,为冲击回波实验时施加的冲击力提供依据。利用核磁共振技术,对材料的孔隙度等基本物理性能进行了分析,并且通过核磁共振层析成像,进行了压缩试件微观破坏的分析。在了解了材料基本性能的基础上,采用冲击回波检测技术,检测隔热瓦材料与基板黏贴过程中出现的黏接缺陷。在试件制作过程中,设置了黏接缺陷,通过研究有缺陷点和无缺陷点信号的差别来判断是否存在黏接缺陷。同时又设置了不同大小的黏接缺陷,以此来研究冲击回波检测技术,在检测过程中识别缺陷的精度。并且采用MATLAB小波分析技术对采集到的时域信号进行分析,得出了有黏接缺陷区域和无黏接缺陷区域信号的基本规律。本文最后利用有限元分析软件ANSYS研究了黏接缺陷尺寸及黏接缺陷位置对黏胶层应力分布的影响。
【关键词】：隔热瓦 黏接缺陷 冲击回波 小波分析 有限元分析
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V267
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 隔热瓦材料的发展及研究现状11-13
• 1.2.1 国外隔热瓦材料的发展及研究现状11-12
• 1.2.2 国内隔热瓦材料的发展及研究现状12-13
• 1.3 无损检测的研究进展及现状13-15
• 1.3.1 无损检测定义13
• 1.3.2 航空领域的无损检测13-14
• 1.3.3 国内外冲击回波无损检测的发展及研究现状14-15
• 1.4 小波分析理论介绍15-16
• 1.4.1 小波分析的由来15
• 1.4.2 小波分析的特点15-16
• 1.4.3 MATLAB小波工具箱16
• 1.5 本文的研究思路与内容16-17
• 第2章 材料基本性能研究17-28
• 2.1 引言17
• 2.2 隔热瓦能谱及微观结构分析17-18
• 2.3 材料压缩性能研究18-22
• 2.3.1 实验设计18-19
• 2.3.2 层合方向压缩曲线及分析19-20
• 2.3.3 非层合方向压缩曲线及分析20-22
• 2.4 基于核磁共振的隔热瓦孔隙分析及层析成像22-27
• 2.4.1 孔隙度测试22-25
• 2.4.2 材料的MRI成像25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 基于冲击回波法的隔热瓦黏接缺陷检测28-46
• 3.1 引言28
• 3.2 冲击回波原理28-30
• 3.2.1 冲击回波基本原理介绍28
• 3.2.2 应力波的反射原理28-30
• 3.2.3 方法可行性分析30
• 3.3 冲击回波实验设计30-34
• 3.3.1 实验材料30-32
• 3.3.2 隔热瓦材料声速测定32-33
• 3.3.3 试件设计33-34
• 3.4 实验仪器介绍34-35
• 3.5 冲击回波实验的数据采集及结果分析35-37
• 3.5.1 测点布置35
• 3.5.2 检测结果35-36
• 3.5.3 实验结论36-37
• 3.6 不同尺寸黏接缺陷对冲击回波信号采集的影响37-39
• 3.6.1 实验设计37-38
• 3.6.2 冲击回波检测结果及分析38-39
• 3.7 基于小波分析的冲击回波信号处理39-45
• 3.7.1 MATLAB小波分析概述39-41
• 3.7.2 冲击回波信号的小波分解41-45
• 3.8 本章小结45-46
• 第4章 黏胶层应力分布的数值模拟46-51
• 4.1 引言46
• 4.2 隔热瓦黏接构件黏胶层应力分布的数值模拟46-50
• 4.2.1 有限元模型的建立46-47
• 4.2.2 黏接缺陷尺寸对应力分布的影响47-48
• 4.2.3 黏接缺陷位置对应力分布的影响48-50
• 4.3 本章小结50-51
• 结论51-52
• 参考文献52-56
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果56-57
• 致谢57-58
• 作者简介58

【参考文献】

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本文编号：885328