金属/金属与复合材料粘接质量超声检测

摘要

粘接结构现在航空航天、军工的重要零部件上都有应用。结构在制造和使用过程中都有可能产生缺陷和损伤，粘接质量检测主要分为脱粘缺陷的检测和粘接强度检测，本文主要应用超声检测法对粘接结构质量进行检测。
　　本文设计和制作了铝/铝，铝/复合材料蜂窝粘接结构试块，用2mm厚铝板和ARALDITE420 AB胶制作不同粘接厚度的铝板/胶结剂/铝板结构试样。用CIVA软件对粘接结构件进行超声仿真，通过比较5MHz，10MHz和15MHz频率水浸聚焦探头检测效果来确定那种频率的探头更好的适应薄层粘接结构的检测；仿真实验结果显示15MHz的探头检测效果是最好的。
　　本文用超声水浸特征成像检测方法和超声相控阵法进行比较分析。超声水浸特征成像检测得出15MHz高频探头检测效果较优；而且对粘接层上界面、粘接层下界面和底波进行分层成像质量对比，结果表明粘接层下界面成像检出缺陷的准确性最好，通过对信号波形进行Hilbert变换提高了检测成像的质量。使用超声相控阵仪器对粘接层检测，由于仪器精度较差，探头检测灵敏度受限制和材料衰减等因素，对微小缺陷的检测效果不明显，还会造成缺陷漏检。对粘接结构进行超声非线性特性分析得出脱粘缺陷对比粘接良好部位非线性系数较大。
　　对粘接试样进行拉伸剥离实验测量试样粘接层的粘接强度，同时把剥离后的试样与超声检测缺陷结果进行对比。研究结果表明：此粘接结构胶层厚度在0.29-0.32mm时有较强的粘接强度，剥离试样上的缺陷与超声水浸特征成像检测的结果基本是一致（检测出缺陷的尺寸的相对误差≤5％）。
　　本论文采用的超声水浸信号获取、应用Hilbert变换提取特征的成像检测方法可以直接用于金属/金属，金属/复合材料检测，并采用超声非线性系数可以直接评价粘接质量。

目录

第1章 绪论

1.1.选题背景及意义

1.2.国内外研究现状

1.3.研究内容

第2章 粘接结构超声检测原理

2.1.薄层界面的反射率与透射率

2.2.超声水浸扫查原理

2.3.超声相控阵检测原理

2.4.超声波非线性特性

本章小结

第3章 超声水浸扫查检测粘接结构件仿真

3.1.粘接结构及缺陷模型的超声检测仿真软件

3.2.粘接结构及缺陷模型的超声检测仿真

本章小结

第4章 金属/金属与复合材料粘接结构件的制作

4.1.粘接结构件设计

4.2.胶粘剂的选择

4.3.金属/金属粘接拉伸试样制作

4.4.铝板粘接对比试块的制作

本章小结

第5章 金属/金属与复合材料粘接结构试块的检测

5.1.超声水浸C扫描特征成像检测设备

5.2.检测试样

5.3.超声水浸特征成像检测参数优化

5.4.希尔伯特变换特征成像

5.5.粘接结构的超声检测非线性检测

5.6.粘接结构的超声相控阵扫描检测

本章小结

第6章 粘接拉伸试样的检测及强度测试

6.1.粘接拉伸试样的水浸扫查特征成像检测

6.2.拉伸测试及粘接力的测量

6.3.拉伸试样预制缺陷超声检测成像与试样实物缺陷对比

6.4.拉伸试样非线性分析

本章小结

第7章 总结与展望

总结

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文和参与科研情况说明

致谢

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