一种测试复合材料层板结构损伤深度的方法与流程

本发明属于复合材料结构无损检测技术领域，涉及一种测试复合材料层板结构损伤深度的方法，尤其是涉及利用测试复合材料层板结构损伤深度的对比试块来测试脉冲超声发射法检测分层类损伤的方法。

背景技术：

复合材料层压板结构使用过程中的主要损伤形式有：分层和冲击损伤。两种损伤形式都是层间的脱粘或开裂，分层具体到每一层，而冲击损伤分布于整个工件厚度。两种损伤都可采用脉冲超声反射法检测，通过信号在检测屏幕上的返回位置和幅度判断是否存在损伤和损伤大小等情况。当复合材料层板结构内部没有损伤时，检测屏幕上的回波信号仅包括始波和底波，即工件表面反射回波和底面反射回波，两波之间距离(用图1上对应的栅格数a表示)对应工件厚度。当内部出现损伤时，会在两个波之间出现脉冲回波，损伤回波与始波之间距离的(用图1上对应的栅格数b表示)对应损伤深度，工件厚度的b/a即损伤出现的大致深度位置。

分层和冲击损伤出现在层与层之间，对深度的描述应精确到铺层数，但该表示方法很难直观的给出分层位置位于第几铺层。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种测试复合材料层板结构损伤深度的方法，可直观的测试出复合材料工件损伤的分层位置位于第几铺层。

本发明提供的一种测试复合材料层板结构损伤深度的方法，包括以下步骤：

步骤一，根据被检对象设计阶梯对比试块，其预浸料材料、铺层方向及固化工艺和表面状态与被检件相同，对比试块最厚的地方与被检对象层板的厚度相同，并依次以一个铺层厚度递减；

步骤二，将探头耦合放置在被检对象上，记录此时检测屏幕上底面回波与始波之间的栅格数a，当内部出现分层类损伤时，记录此时检测屏幕上分层回波与始波之间的栅格数b，然后在对比试块铺层数为b/a×被检对象总铺层数附近，用探头寻找底波与始波之间的栅格数为b的位置，记录阶梯对比试块上该位置对应的铺层数n，分层损伤位于第n铺层和第n+1铺层之间。

进一步的，对比试块的铺贴由对比试块最大平面尺寸处向最小平面处顺序进行铺贴。

进一步的，对比试块的铺贴方式是在上一层铺贴块的基础上固定裁去一定面积的贴块。

进一步的，裁去贴块的面积要至少能够容纳检测探头进行移动检测。

进一步的，对比试块铺贴成型后制袋进罐，最终对固化后的对比试块进行测试评价及验收。

该发明提供的一种测试复合材料层板结构损伤深度的方法，能对分层类损伤测深精确到每一铺层，直观的给出损伤分层位置位于第几铺层；当被检对象内部出现分层损伤时，只需在对比试块中找出与之相同的回波信号，记下对比试块中该位置对应的铺层厚度，就可以确定损伤位于的铺层数。

附图说明

图1为超声a型显示原理图；

图2为本发明的阶梯对比试块俯视图；

图3为本发明的接提对比试块a-a图；

图4为本发明的对比试块制作流程图。

具体实施方式

本发明的一种具体实施方式为：

步骤一，设计图纸。根据被检对象设计阶梯对比试块，对比试块最厚的地方与被检对象层板的厚度相同，即对比试块最大铺层数n与被检对象的铺层数一致(参考图2与图3)。

步骤二，制作工艺(参考图4)。每层预浸料材料、铺层方向及固化工艺和表面状态与被检件相同。对比试块铺贴顺序如图3箭头所示方向，最先铺的预浸料尺寸对应对比试块最大平面尺寸，其次铺的预浸料尺寸在上一层的基础上裁去固定大小t×t的正方形，裁去部分的面积应能放下检测探头并进行移动检测，并依次照此铺贴下去，直至达到与被检对象相同的铺层厚度n，铺贴成型后修正外形，制袋进罐，最终对固化后的对比试块进行测试评价及验收。

步骤三，检测实施。将探头耦合放置在被检对象上，记录此时检测屏幕上底面回波与始波之间的栅格数a，当内部出现分层类损伤时，记录此时检测屏幕上分层回波与始波之间的栅格数b，然后在对比试块铺层数为b/a×被检对象总铺层数的附近，用探头寻找底波与始波之间的栅格数为b的位置，记录阶梯对比试块上该位置对应的铺层数n1，最终得到分层损伤位于第n1铺层和第n1+1铺层之间。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种测试复合材料层板结构损伤深度的方法，用于测试脉冲超声反射法检测分层类损伤；本发明的方法包括设计预浸料材料、铺层方向及固化工艺和表面状态均与被检件相同的阶梯对比试块，对比试块最厚的地方与被检对象层板的厚度相同，并依次以一个铺层厚度递减，将探头耦合放置在被检对象上，记录此时检测屏幕上底面回波与始波之间的栅格数a，当内部出现分层类损伤时，记录此时检测屏幕上分层回波与始波之间的栅格数b，然后在对比试块铺层数为b/a×被检对象总铺层数附近，用探头寻找底波与始波之间的栅格数为b的位置，对应的铺层及下一个铺层之间即为损伤处。该方法能对分层类损伤测深精确到每一铺层之间，显著提高检测精度。

技术研发人员：王丹;詹绍正;杨鹏飞;宁宁;王育鹏;黄华斌;焦婷
受保护的技术使用者：中国飞机强度研究所
技术研发日：2019.05.09
技术公布日：2019.08.09