复合材料无损检测方法.pdf

第25卷第12期无损检测Vol.25No.12
2003年12月NDTDec.2003

综述
复合材料无损检测方法

刘怀喜,张恒,马润香
(郑州大学机械学院,河南郑州450052)

摘要:介绍国内外常用的复合材料无损检测方法,如超声检测法、X射线检验法、计算机层析
照相检测法、微波检测法、声2超声检测法和声发射检测法等的原理、应用范围和进展,最后介绍声
发射技术应用于检测复合材料飞轮损伤与断裂的初步研究情况。
关键词:复合材料;超声检验;射线检验;声发射检测;微波检测;综述
中图分类号:TG115.28文献标识码:A文章编号:100026656(2003)1220631204

NONDESTRUCTIVETESTINGTECHNIQUESFORCOMPOSITEMATERIALS

LIUHuai2xi,ZHANGHeng,MARun2xiang
(MechanicalInstitute,ZhengzhouUniversity,ZhengzhouHenan450052,China)

Abstract:Theprinciple,applicationanddevelopmentofnondestructivetestingtechniquesforcompositeincluding
ultrasonictesting,X2raytesting,computer2aidedtomography,microwavetesting,acoustic2ultrasonictestingandacoustic
emissiontestinghomeandabroadareintroduced.Thedetectionofthedamageandfractureofcompositeflywheelby
acousticemissionisdescribedalso.
Keywords:Composite;Ultrasonictesting;Radiographictesting;Acousticemissiontesting;Microwavetesting;Sur2
vey

20世纪复合材料在工业部门得到了广泛应用,要作用。如今无损检测已经成为复合材料研究和应
领域涉及航空航天、汽车、海洋工程甚至超导工程,用中的一项关键技术,融入复合材料从研究到最终
其中无损检测技术发挥了十分重要的推动作用。装机应用的全过程。
复合材料的先进性与其质量的离散性和高成本
1复合材料检测方法及应用
并存,在实际应用中,即使经过研究和试验制定了合
理的工艺,但在复合材料结构件的制造过程中还有1.1超声检测法
可能产生缺陷,引起质量问题,甚至导致整个结构件超声波是指频率≥20kHz的声波,其波长与材
[1]
的报废,造成重大经济损失。因此自20世纪70年料内部缺陷的尺寸相匹配。根据超声波在材料
代起,国外针对复合材料的制造和应用开展了全方内部缺陷区域和正常区域的反射、衰减与共振的差
位的无损检测技术研究。早期主要是沿用金属材料异来确定缺陷的位置与大小。超声波检测主要分为
的检测方法,随着研究工作的深入,人们对复合材料脉冲反射法、穿透法和反射板法,根据不同的缺陷来
的内部规律和缺陷特征有了更深的认识,发现完全选择合适的检测方法。
采用金属材料无损检测方法不能解决复合材料检测超声波不仅能检测复合材料构件中的分层、孔
隙、裂纹和夹杂物等而且在判断材料的疏密、密度、
问题。20世纪80年代后,许多适应复合材料特点,
纤维取向、曲屈、弹性模量、厚度等特性和几何形状
的无损检测新技术、新方法相继诞生,为解决复合材
料的无损检测、促进复合材料的推广应用发挥了重等方面的变化也有一定作用。对于一般小而薄、结
构简单的平面层压板及曲率不大的构件,宜采用水

收稿日期:2003208219浸式反射板法;对于小或稍厚的复杂结构件,无法采
基金项目:国家自然科学基金资助项目(19972063)用水浸式反射板法时,可采用水浸或喷水脉冲反射

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刘怀喜等:复合材料无损检测方法

法和接触延迟块脉冲反射法;对于大型结构和生产字量,进行模/数转换,再经计算机处理将可视图像
型的复合材料构件的检测宜采用喷水穿透法或喷水转换为数字图像。其方法是用高清晰度电视摄像机
脉冲反射法。由于复合材料组织结构具有明显的各摄取可视图像,输入计算机,转换为数字图像,经计
向异性,而且性能的离散性较大,因而,产生缺陷的算机处理后,在显示器屏幕上显示出材料内部的缺
机理复杂且变化多样,再加上复合材料构件的声衰陷性质、大小和位置等信息,按照有关标准对检测结
减大,由此引起的噪声与缺陷反射信号的信噪比低,果进行缺陷等级评定,从而达到检测的目的。数字
不易分辨[2],所以检测时应选合适的方法。