基于超聲紅外熱成像技術的復合材料損傷檢測①

宋遠佳，張 煒，田 干，楊正偉，金國鋒

(1.中國空氣動力研究與發展中心402室，綿陽 621000;2.第二炮兵工程大學203室，西安 710025)

基于超聲紅外熱成像技術的復合材料損傷檢測①

宋遠佳1，2，張 煒2，田 干2，楊正偉2，金國鋒2

(1.中國空氣動力研究與發展中心402室，綿陽 621000;2.第二炮兵工程大學203室，西安 710025)

采用超聲紅外熱成像技術，對某飛行器的復合材料殼體損傷進行了檢測研究。采用數值分析模擬了超聲激勵下復合材料損傷處的摩擦生熱及熱傳導過程，分析了裂紋處的溫度分布及裂紋尺寸對檢測結果的影響;利用超聲波發生器對含分層損傷復合材料試件進行了試驗，根據表面溫度的分布實現了對損傷的定量識別。結果表明，超聲紅外熱成像技術能夠快速準確地檢測到復合材料表面及淺表面的界面貼合型損傷(如分層，疲勞裂紋等);對損傷的定位準確、檢測結果直觀、不存在加熱非均勻等問題;選擇恰當的耦合材料能有效消除“駐波”現象的產生，并提高損傷檢測效果。

紅外熱成像;超聲激勵;復合材料;損傷檢測

0 引言

復合材料具有諸多優點，在航空航天設備上廣泛使用。但在制造過程中，由于環境和人為因素，復合材料的最終制品中存在孔隙、分層等缺陷［1］;在使用過程中，動、靜載荷等原因也會引起基體微裂紋、層間分離等損傷。這些界面貼合型的缺陷和損傷，將嚴重削弱復合材料結構的性能，降低結構的使用可靠性和安全性。因此發展快速、高效的無損檢測技術已成為亟需解決的關鍵技術之一。……