钛合金蜂窝蒙皮脱焊线性调频激励红外检测.pdf

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1、2017年9月第43卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2017V01．43川O．9http：∥bhxb．buaa．edu．Clljbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．I3700／j．bh．1001—5965．2016．0684钛合金蜂窝蒙皮脱焊线性调频激励红外检测范瑾1，赵翰学1，李根1，周正干1’2，4(1北京航空航天大学机械T程及自动化学院，北京100083；2．先进航空发动机协同创新中心，北京100083)摘

2、要：变蒙皮厚度的钛合金蜂窝在航空航天领域有着广泛的应用，蒙皮脱焊是钛合金蜂窝结构最常见的缺陷类型之一。传统锁相红外检测由于调制频率单一，不能对变蒙皮厚度的蒙皮脱焊实现一次性检测，检测效率低。针对这一问题，研究了线性调频激励红外检测以及激励参数选择方法。使用ANSYS建立了钛合金蜂窝有限元仿真模型，通过相关算法计算了对应脱焊区域和正常区域的相位差，分析了频带范围、啁啾时间对相位差绝对值最大值的影响以及蒙皮厚度与相位差绝对值最大值所在频率成分的关系。利用线性调频激励对预制脱焊缺陷的蜂窝试样进行了实验研究，获得了不同频带范围和不同啁啾时间下的相位图

3、。实验结果表明，采用频带范围为0．01～0．21Hz，啁啾时间为22S的线性调频信号可以对蒙皮厚度为0．6。1．2mill的钛合金蜂窝实现一次性检测，为钛合金蜂窝结构的实际检测提供了工艺指导。关键词：线性调频；钛合金蜂窝；蒙皮脱焊；相关算法；红外检测中图分类号：V262．7；TGll5．28文献标识码：A文章编号：1001—5965(2017)09—1909．08钛合金蜂窝在结构上不仅具有常规材料蜂窝结构的高强度、刚性大、重量小、隔热等件能，同时由于钛合金材料的抗蚀性、耐高温等性能，使其性能更优，因此在航空航天领域钛合金蜂窝得到大量的使用¨。

4、1。制造过程中的加t工艺以及使用过程中的循环载荷等因素均会使钛合金蜂窝产生缺陷，常见缺陷类型包括：蜂窝芯与蒙皮未焊合、虚焊、脱焊、蜂窝芯失稳变形以及蜂窝芯缺失等。41。这些缺陷将严重破坏钛合金蜂窝的上述性能。目前针对钛合金蜂窝内部缺陷检测的无损检测技术包括超声检测、X射线检测、激光散斑检测”。7。以及锁相红外检测等。锁相红外检测以其无需耦合接触、对人体无害、检测效率高、输出结果形象直观、适于现场检测等特点比另外3种无损检测技术更加契合钛合金蜂窝的检测需求。受检测原理的制约，检测某一特定深度的缺陷时，需要选择合适的锁相频率信号来实现检测，当出现

5、不同深度的缺陷需要检测时，应选择不同的锁相调制频率多次进行检测∞1。因此针对变蒙皮厚度的钛合金蜂窝内部缺陷的检测需求，也应选择不同的锁相调制频率多次进行检测，会花费相当长的检测时间，检测效率低。针对这一问题本文研究了线性调频激励的红外检测技术。蜂窝芯与蒙皮脱焊是钛合金蜂窝最常出现、危害最严重的缺陷之一。本文针对这种缺陷，采用有限元仿真与实验相结合的方法，通过分析焊合区与非焊合区信号相位差与蒙皮厚度、啁啾时间以及频带范围的关系，得出线性调频激励红外检测的最佳激励参数，同时给出特定激励参数下不同数据处理算法的相位图检测结果对照，为变收稿日期：20

6、16-08．24；录用日期：2016-09_02；网络出版时间：2016一1143914：15网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／112625V．20161109．1415．003．html基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金(50100002015107039)}通讯作者：E—mail：zzhenggan@buaaedu．cn子f用格式：范瑾，赵翰学，李根，等．钛合盆蜂窝蒙皮胧焊线性调频激励红井检测口J北京航空航天大学学撮，2017，43(9)：1909·1916．FANJ，ZHAOHX，LIG，eta1．De

7、tectionofskindesolderingdefectinTi·alloyhoneycombusinglinearfrequencymoduln—tedinfraredimagingⅣJ．JournalofBeijingUniversity耐AeronauticsandAstronautics，2017，43(9)：1909_1916(inChinese)．1910北京航空航天大学学报2叭7年蒙皮厚度钛合金蜂窝蒙皮脱焊一次性检测的激励参数选取提供了指导。1理论分析1．1热传导原理线性调频激励是指加热热源的热流强度随时间的变化规律为啁啾函

8、数”o，可以表示为q(t)=q。。[1一COS(2砥(t)t)](1)^，(t)=六十口≠(2)B=(丘一工)／t。、(3)式中：q(t)为主动激励热流强度；q。。