碳环氧复合材料管形件超声检测方法的研究及系统研制

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1、学校代码：10406分类号：TG115学号：090080402001南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）碳环氧复合材料管形件超声检测方法研究及系统研制硕士研究生：张颖导师：任吉林何双起申请学位级别：硕士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2012年6月授予学位单位：南昌航空大学ResearchofUltrasonicTestingTechnologyforCarbonEpoxyCompositepipeandsystemdevelopmentADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMeasuringandTest

2、ingTechnologiesandInstrumentsbyZhangYingUndertheSupervisionofProf.RenJilinHeShuangqiCollegeofTestingandOpto-ElectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2012摘要碳纤维增强树脂基复合材料（以下简称复合材料）由于其诸多优点在航空航天领域发挥着重要作用。我国新型运载火箭研制过程中，正在进行推力构件用复合材料管形件的研制工作，复合材料管形件在使用过程中承受大载荷的轴向压缩、拉伸力作用，是运载火箭上的关键

3、重要部件。复合材料管形件采用湿法缠绕，低速旋转固化成型的生产工艺，具有孔隙率高、声衰减大、长度大和管径小等特点。在目前常用复合材料无损检测方法均不适用的情况下，针对该类管形件，提出并开展了复合材料管形件内部质量超声底板反射检测方法研究、自动检测系统研制工作，实现了对产品质量的超声C扫描检测。主要工作如下：1)基于复合材料管形件的生产工艺，分析确定了复合材料管形件内部可能存在的缺陷类型、主要特征及其形成原因。2)依据复合材料管形件使用条件、生产工艺，配合设计、生产部门确定了复合材料管形件的无损检测灵敏度要求。3)在对国内外复合材料无损检测技术调研的基础上，进行了各种超声方法应用可能性的实验研究和

4、技术分析工作。4）首次提出了基于管形件内壁超声反射信号的超声底板反射检测方法。设计并加工有机玻璃管试样若干，针对不同尺寸有机玻璃管形件选取聚焦探头及平探头进行了偏心距、水距和焦距等相关测试，并做了相关分析，为检测工艺设计提供了理论指导。5）开展了复合材料管形件超声底板反射C扫描检测系统研制。6）研究制订了复合材料管形件内部质量超声无损检测方法。7）对复合材料管形件产品进行了实际检测工作。研究结果表明，对于孔隙率高、管径小而长度尺寸大的复合材料管形件，底板反射法是一种高可靠性、高灵敏度的超声检测方法，能够准确地检测出试样内部分层、疏松、孔隙等缺陷。关键词：复合材料，湿法缠绕，底板反射法，超声检测

5、IAbstractCarbonfiberreinforcedresinmatrixcompositematerials(hereinafterreferredtoascompositematerials)playanimportantroleintheaerospacefieldbecauseofitsmanyadvantages.Inthecourseofthedevelopmentofnewlaunchvehicles,theresearchofthrustcomponentusingcompositepipeisinprogress.Thecompositepipeusedtobeara

6、largeloadinaxialcompressionandtensileforceistheimportantcomponentsonthelaunchvehicle.Compositepipeusewetwinding,lowspeedrotarycuring.Withhighporosity,soundattenuation,andthecharacteristicsofsmalldiameterwithlargelength,methodsofnondestructivetestingcommonlyusedinthiscompositepipearenotapplicableatpr

7、esent.Accordingtothetubularparts,thispaperputforwardthemethodofechofromaboardtodetecttheinternalqualityofcompositepipes,andcarriedoutanultrasonicautomaticC-scansystemwhichcouldachievethedetectionofpro