聚焦
一项新的复材结构检测技术
苗玮

2018-03-20 | 聚焦

据SAE网站2018年3月7日刊文,复合材料胶结结构既可以增加飞机体积还能降低耗油量,是美国空军一直追求的目标,复材结构在飞机上的应用是非常有潜力的。洛马臭鼬工厂的X-55运输机就是一架先进的复材结构飞机。

不过复合材料结构需要一种新型的检测方法来保证结构强度和安全性。位于Wright-Patterson空军基地的美国空军研究实验室材料和制造部门联合波音以及激光技术公司(LSP)一起开发出了一种激光连接检测法(LBI),该方法是一种无损检测方法,可集成到胶结过程控制程序里(使用贝叶斯过程控制方法来降低胶结废品),保证复合材料的高质量胶结。

主要原理:LBI方法的主要原理是基于应力波的动态运动以及连接处对高能激光的反馈,激光应力波的范围在100-300ns.

操作过程:检测之前操作人员要在胶结表面固定电磁声音传感器(EMAT)。当应力波在材料内部传播时,波会拉伸内表面,所以当胶结处有波通过时,胶结面就会被预先设置的力拉伸(大概是分离一个胶结处所需值的80%),EMAT传感器将记录下振动波,并与基准值相比较。

胶结较弱的地方会受损,不过好的胶结处是不会有变化的,即使多次检测之后也不会。胶结受损的原因有多种,有可能是胶粘剂没有混合好、表面处理不好或者含有杂质等。

优势: LBI是目前唯一能可靠检测出复材结构中“接吻式胶结”缺陷的方法。“接吻式胶结”只是两个表面接触上,但并没有胶结牢固,传统的超声波检测难以发现。

发展方向:LBI方法将进行不同形状的复材结构的试验,以及根据不同复合材料和胶结类型试验不同的厚度。激光技术公司曾经成功地检测了厚达1英寸(2.54cm)的增强纤维复材。激光技术公司还声称LBI技术可用于所有类型的金属、聚合物以及陶瓷复合材料,但是需要试验证明。

“大家在一起努力合作的成果是非常显著的,包括美国空军、波音公司、激光技术公司以及一些航空设备主生产商等,”空军研究实验室主管材料和制造的团队负责人安德烈这样说,“不过这还远远没有结束,接下来还将在多个有代表性的飞机结构件上验证,并使用光纤激光器。” LBI技术将与DARPA的“控制连接过程”项目一起,大力推动复材结构在飞机上的应用

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原文链接:SAE网站
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