军机复合材料层压板超声相控阵检测的CIVA仿真与试验.pdf

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1、第27卷第6期2014年11月机电产品开笈与剀新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．27，No．6Nov．，2014文章编号：1002-6673(2014)06一134-D3军机复合材料层压板超声相控阵检测的CIVA仿真与试验郭孝欢，涂明武，孙法亮，张献峰(空军第一航空学院，河南信阳464000)摘要：基于军机复合材料层压板的结构损伤特点，利用相控阵超声检测众多参数的可调节性，采用固定单一因数的方法，通过CIVA仿真和试验结果对比，分析了不同参数对检测

2、结果的影响，对军机复合材料层压板超声相控阵检测方案的制定具有重要意义。关键词：复合材料层压板；超声相控阵；检测参数；CIVA中图分类号：TP391．9文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2014．06．051CIVASimulationandTestingofUltrasonicPhasedArrayInspectionforMilitaryAircrafts’CompositeConstructionGUOXiao-Huan，TUMing-Wu，SUNFa-Liang，ZHANGXian-

3、Feng(TheFirstAeronauticalC01legeofAirForce，XinyangHenan464000，Ch㈦Abstract：Basedonstructureanddamagecharacteristicsofmilitaryaircrafts，withCIVAsoftwareandactualtesting，analysedthetestingeffectsindifferentparameters，whichisveryimportantformakingplanswhenweneedtodosome

4、testingworkwithultrasonicphasedarrayinspec—tion．Keywords：compositeconstruction；ultrasonicphasedarray；testingparameter；CIVA0引言复合材料层压板以其比强度高、比刚度大和可设计性好等突出优点，越来越多地被现代军用飞机所采用，但也存在层间强度低、抗压能力弱等缺点，容易在外来物撞击和环境因素作用下产生分层、裂纹和纤维断裂等损伤。为了保证飞机的飞行安全，采用可靠的无损检测技术对复合材料层压板进行检测是十分必要的。超声

5、检测是目前应用最广泛的无损检测方法之一，然而，军机复合材料层压板构件和金属构件相比，受检区域大(数十平方米)，厚度薄(主要在-10mm之间)，缺陷主要为平行于检测面的面积型缺陷，常规超声检测不能有效检出其缺陷(有盲区)，且检测速度慢、灵敏度低，因此，迫切需要一种新的无损检测方法对该类型构件进行全面、快速、可靠的检测。超声相控阵检测技术采用具有多个阵元晶片的换能器。依靠计算机计算控制各阵元发射声波的时间来实现各阵元的声束在声场中偏转、聚焦。或控制接收换能器修稿日期：20．14一-09—04作者简介：郭孝欢(1986-)，女，讲师

6、。研究方向：无损检测技术与仪器。134中各阵元接收超声回波信号的时间，进行偏转、聚焦成像检测。与常规超声检测方法相比，相控阵超声波束灵活可控，可对检测对象进行多角度、多方位扫查．可有效降低缺陷漏检率，提高检测速度和可靠性。目前。国内外很多学者在开展复合材料的超声相控阵检测研究．也开发出了不少仪器设备．比如：M2M公司的MULT2000超声相控阵成像仪、汕头超声电子仪器股份有限公司的C"IS一2108超声相控阵成像仪等．但研究方向主要停留在大厚度构件的检测，针对军机复合材料薄层板的研究很少。本文采用模拟仿真和检测试验相结合的方法

7、．研究了各检测参数对军机复合材料层压板构件检测效果的影响，为复合材料薄板构件超声相控阵检测相关标准的制定和技术推广提供参考。1超声相控阵检测技术超声相控阵技术采用多个相互独立的阵元晶片组成的阵列换能器(如图1所示)，并通过电子系统逐次激发各个晶片。由于每个小晶片的宽度e远小于窗孔长度A，可将其视为辐射柱面波的线状波源。这些线状波源的波阵面就会产生波的干涉，形成整体波阵面。在预定·测试与控制·的延迟时间(如图2(a))下，产生可调向、动态聚焦的超声聚焦波束。该波束遇到缺陷即被反射回来．阵列换能器接收到该回波信号后，再按接收聚焦律

8、(如图2(b))变换时间，并将这些信号汇合在一起，形成一个脉冲信号传送至探伤仪。}柏副川-llIII嘿H窗孔高度：A窗1：3长度：e．阵元宽度：P．阵元中心间距(芯距)昏相邻阵元的间距。图1相控阵探头示意图■．雾阉+(a)激发延迟(b)接收延迟图2相控阵激发及接收延迟示意图理