面向不同复合材料修理场景的多模超声集成可视化检测技术

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作者 刘菲菲 王波 +3 位作者 刘松平 郝章程 杨玉森 张连旺 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第20期14-22,共9页

现阶段先进复合材料修理缺少适用不同修理场景的可视化集成检测方法和技术。本文提出了一种基于多模超声原理的可视化集成检测方法,分析了原位、离位、制造场景复合材料修理检测需求和特点,构建了面向多修理场景的多模超声可视化集成检... 现阶段先进复合材料修理缺少适用不同修理场景的可视化集成检测方法和技术。本文提出了一种基于多模超声原理的可视化集成检测方法,分析了原位、离位、制造场景复合材料修理检测需求和特点,构建了面向多修理场景的多模超声可视化集成检测方法,制备了典型复合材料修理试件,通过试验揭示了复合材料结构修理区超声信号规律和可视化检出效果。试验结果表明,根据复合材料修理结构中的超声信号和成像变化特征,可以清晰地识别出基体、修理区、修理边缘的拓扑和缺陷检出情况;不同超声模式具有不同的可视化成像效果和缺陷检出能力:其中单脉冲超声模式(M_(3))和非对称频率超声模式(M_(2))可视化成像质量和缺陷检出能力最好,空气耦合超声模式(M_(1))明显不如M_(2)和M_(3);M_(3)的成像细节最多;M_(2)和M_(3)检出缺陷的准确性和分辨率最高、表面检测盲区最小,分层和脱粘检出灵敏度达Φ3 mm,近表面分辨率达到单个复合材料铺层厚度(约0.125 mm),M_(1)的分层和脱粘检出灵敏度接近Φ6 mm。本文为不同复合材料修理场景提供了适用的超声可视化集成检测方法和技术,已得到实际检测应用。 展开更多

关键词 复合材料修理 多模超声集成检测方法 单脉冲超声 非对称频率超声 空气耦合超声 无损检测与评估

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复合材料修理技术研究进展 被引量：14

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作者 徐绯 刘斌 +2 位作者 李文英 谢伟 秦坚 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期105-112,共8页

本文首先阐述了复合材料修理的背景、关键技术、方案设计及修理容限等。随后,针对国内外复合材料修理技术,就解析法、有限元法及优化等计算研究进行了总结及评价,并对实验和测量方面进行讨论,给出复合材料修理问题的研究现状。最后,基... 本文首先阐述了复合材料修理的背景、关键技术、方案设计及修理容限等。随后,针对国内外复合材料修理技术,就解析法、有限元法及优化等计算研究进行了总结及评价,并对实验和测量方面进行讨论,给出复合材料修理问题的研究现状。最后,基于复合材料修理的最新技术,提出该问题亟待解决的几个关键领域,指出未来飞机维修的发展趋势。 展开更多

关键词 复合材料修理 胶结 解析法 优化 冲击 自动维修系统

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表面处理工艺对复合材料粘接修理的影响 被引量：10

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作者 赵培仲 张永钢 +2 位作者 周向华 时磊 戴京涛 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期44-47,共4页

为了满足应急抢修的需求,实现结构承载能力的快速恢复,研究了各种简化的表面处理工艺对于复合材料粘接修理的影响。研究结果表明,采用简单的喷砂或打磨处理工艺可以获得较为满意的粘接修理强度。如果增加喷砂或打磨前后的溶剂清洗,则可... 为了满足应急抢修的需求,实现结构承载能力的快速恢复,研究了各种简化的表面处理工艺对于复合材料粘接修理的影响。研究结果表明,采用简单的喷砂或打磨处理工艺可以获得较为满意的粘接修理强度。如果增加喷砂或打磨前后的溶剂清洗,则可以获得更好的粘接强度。不进行表面处理或只是溶剂清洗难以满足修理的要求。不同表面处理工艺获得的修理试样,其拉伸破坏形式不同。 展开更多

关键词 表面处理 复合材料粘接修理 破坏模式 喷砂

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复合材料补片参数对修理后金属结构疲劳性能的影响 被引量：10

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作者 张玎 杨晓华 +1 位作者 周凯 杨凯 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期369-373,共5页

为评估复合材料补片参数对修理后金属结构疲劳性能的影响,本文基于复变量Green函数方法,利用AFGROW软件建立了复合材料补片胶接修补损伤飞机金属结构裂纹扩展寿命分析模型。研究结果表明:(1)该模型精度较高,可以满足工程要求;(2)修理结... 为评估复合材料补片参数对修理后金属结构疲劳性能的影响,本文基于复变量Green函数方法,利用AFGROW软件建立了复合材料补片胶接修补损伤飞机金属结构裂纹扩展寿命分析模型。研究结果表明:(1)该模型精度较高,可以满足工程要求;(2)修理结构的裂纹扩展寿命随着补片宽度的增大而增加,但增幅越来越小,寿命变化曲线趋于平稳;(3)由于无法考虑脱粘扩展,结构修理后的裂纹扩展寿命随补片厚度只呈现上升趋势;(4)在可达性满足的情况下,宜对含裂纹结构进行双面修理。 展开更多

关键词 复合材料补片胶接修理 AFGROW软件 补片尺寸 单双面修理

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树脂基体对复合材料粘接修理的影响

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作者 赵培仲 戴京涛 +1 位作者 魏华凯 易德先 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期55-57,共3页

非穿透性结构损伤会造成结构承载能力的下降,必须进行及时的修理。采用光固化树脂基复合材料为补片对损伤结构进行粘接修理,研究了基体树脂中环氧有机硅树脂的用量对粘接修理结构承载能力和耐湿热性能的影响。结果表明:环氧有机硅树脂... 非穿透性结构损伤会造成结构承载能力的下降,必须进行及时的修理。采用光固化树脂基复合材料为补片对损伤结构进行粘接修理,研究了基体树脂中环氧有机硅树脂的用量对粘接修理结构承载能力和耐湿热性能的影响。结果表明:环氧有机硅树脂的引入,可以有效地提高复合材料粘接修理的效果,当其用量为15%时,承载能力最佳。随着环氧有机硅树脂用量的增加,粘接修理结果的耐湿热性能逐渐提高。湿热老化后,补片层间剪切强度降低,拉伸破坏时,补片会出现层间破坏。 展开更多

关键词 复合材料粘接修理 光固化 耐湿热性能 承载能力 破坏模式

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复合材料结构修理高分辨率超声断面成像检测与缺陷评估 被引量：3

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作者 刘菲菲 周正干 +2 位作者 刘松平 杨玉森 张连旺 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2021年第21期24-31,共8页

针对碳纤维树脂基复合材料结构修理,研究了一种高分辨率超声(High-resolution ultrasonic,HU)方法,构建了HU检测系统,设计制备了复合材料结构修理试件,研究了修理区HU信号时域行为,开展了系列复合材料结构修理HU断面可视化成像试验研究... 针对碳纤维树脂基复合材料结构修理,研究了一种高分辨率超声(High-resolution ultrasonic,HU)方法,构建了HU检测系统,设计制备了复合材料结构修理试件,研究了修理区HU信号时域行为,开展了系列复合材料结构修理HU断面可视化成像试验研究,试验结果表明,利用HU方法,回波信号的质量、时域可分辨性均明显优于常规超声方法;对于4.5mm厚碳纤维复合材料结构修理试件,基于HU信号估测的特征尺寸评估结果与设计值接近0偏差;利用HU断面成像及其图像灰度分布规律,可以非常直观地揭示未修理区、修理区形貌、修理连接界面、修理区缺陷、修理区局部树脂、内部微结构等修理行为细节,可以非常直观和清晰地检出复合材料结构修理区近表面一层和近底面一层及其中间深度位置的φ6mm缺陷和局部树脂;成像分辨率可达单个复合材料铺层厚度(约0.125mm)。从而为复合材料结构修理提供了一种具有很好的实际检测应用效果的可视化检测与评估方法。 展开更多

关键词 无损检测与评价 复合材料 高分辨率超声技术 缺陷 复合材料结构修理 超声成像

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复合材料胶补飞机损伤金属结构疲劳寿命分析

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作者 杨晓华 张玎 刘学君 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期428-433,共6页

针对复合材料单面胶接修理飞机损伤金属结构疲劳寿命分析时,多种失效模式耦合作用、残余热应力和附加弯曲力矩以及裂纹非均匀扩展的影响,提出了一种能够综合考虑上述影响因素的复合材料修理损伤金属结构疲劳寿命评估方法。算例分析结果... 针对复合材料单面胶接修理飞机损伤金属结构疲劳寿命分析时,多种失效模式耦合作用、残余热应力和附加弯曲力矩以及裂纹非均匀扩展的影响,提出了一种能够综合考虑上述影响因素的复合材料修理损伤金属结构疲劳寿命评估方法。算例分析结果与试验结果吻合,表明本文方法可为复合材料单面胶接修理损伤金属结构疲劳寿命估算提供参考。 展开更多

关键词 复合材料胶接修理 损伤金属结构 疲劳寿命

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光固化ES/CEP共混物及其复合材料力学性能研究 被引量：1

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作者 余周辉 赵培仲 胡芳友 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2017年第4期60-65,共6页

设计了不同质量比的有机硅环氧树脂/脂环族环氧树脂(ES/CEP)共混物,采用光固化技术,分别制备了ES/CEP共混物试样(EP)、玻璃纤维增强复合材料(GF/ES-CEP)以及GF/ES-CEP复合材料为补片的粘接修理铝合金试样,重点研究了有机硅环氧树脂(ES)... 设计了不同质量比的有机硅环氧树脂/脂环族环氧树脂(ES/CEP)共混物,采用光固化技术,分别制备了ES/CEP共混物试样(EP)、玻璃纤维增强复合材料(GF/ES-CEP)以及GF/ES-CEP复合材料为补片的粘接修理铝合金试样,重点研究了有机硅环氧树脂(ES)的质量分数对试样拉伸力学性能的影响。结果表明:CEP添加ES、EP的抗拉强度有逐渐降低的趋势,延伸率则先增加后下降,EP的力学性能在加入15%的ES时达到最佳;GF/ES-CEP复合材料抗拉强度和延伸率则随ES比例的增加先上升后下降。以GF/ES-CEP复合材料为补片的复合材料粘接修理铝合金试样主要发生胶层与损伤结构界面的剥离破坏,表明复合材料力学性能优于界面力学性能。水浴处理后,GF/ES-CEP复合材料修理铝合金试样的力学性能有明显下降,加入适量有机硅树脂可以提高修复试样的耐湿热性能。 展开更多

关键词 紫外光固化 环氧树脂 有机硅环氧树脂 光固化复合材料 复合材料粘接修理

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一种飞机结构快速修理新材料的研究 被引量：1

9

作者 魏东 韩斐 刘成武 《包装工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第23期150-153,共4页

光固化复合材料修理补片是一种用于飞机结构快速修理的新材料。运用光敏树脂浸渍纤维增强材料制成了预浸料修理补片,采用正交设计方法确定了制备补片的最佳工艺条件,进而对补片的相关特性进行了分析与实验;最终通过模拟某歼击机机翼下... 光固化复合材料修理补片是一种用于飞机结构快速修理的新材料。运用光敏树脂浸渍纤维增强材料制成了预浸料修理补片,采用正交设计方法确定了制备补片的最佳工艺条件,进而对补片的相关特性进行了分析与实验;最终通过模拟某歼击机机翼下蒙皮应力水平最高处的试验;得出结论:使用该材料对飞机结构进行修理所需设备少、结构增重小、修补强度高、通用性强,可适用于多种材质、多种损伤模式下复杂结构的快速修理。 展开更多

关键词 光固化复合材料修理补片 正交设计 快速修理

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加载速率对FRP粘接修理铝板结构力学性能的影响 被引量：2

10

作者 余周辉 胡芳友 赵培仲 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第A02期327-331,共5页

通过FRP修复金属结构在不同加载速率下的拉伸试验,研究了树脂组成和纤维布种类对加载速率效应的影响,分析了修复结构的破坏模式、载荷-位移关系、抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率随加载速率的变化关系。同时,从树脂和复合材料的角度对... 通过FRP修复金属结构在不同加载速率下的拉伸试验,研究了树脂组成和纤维布种类对加载速率效应的影响,分析了修复结构的破坏模式、载荷-位移关系、抗拉强度、弹性模量和断裂延伸率随加载速率的变化关系。同时,从树脂和复合材料的角度对不同加载速率下修复结构力学性能的变化进行了初步探讨。结果表明:低加载速率下,修复结构的抗拉强度和断裂延伸率随加载速率增加而增大,修复结构更多地表现出韧性材料的特点;当加载速率较大时,修复结构的抗拉强度和断裂延伸率变化不大且有所下降,加载速率效用也逐渐减弱。同时,修复结构的非线性区域逐渐向高载荷、低应变区域移动,表现出较为刚性的特点,弹性模量则始终变化不大。 展开更多

关键词 铝合金 加载速率 复合材料粘接修理 抗拉强度

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表面处理对铝合金粘接修理性能的影响 被引量：7

11

作者 余周辉 万琦 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2017年第5期62-67,共6页

GFRP粘接修复损伤铝板,粘接前对损伤铝合金表面采用不同浓度的硅烷偶联剂KH550、KH560进行处理,以未经偶联剂处理的铝板为对照组,通过拉伸试验与湿热试验研究偶联剂处理对修复效果的影响。试验结果表明:两种偶联剂KH550、KH560处理铝合... GFRP粘接修复损伤铝板,粘接前对损伤铝合金表面采用不同浓度的硅烷偶联剂KH550、KH560进行处理,以未经偶联剂处理的铝板为对照组,通过拉伸试验与湿热试验研究偶联剂处理对修复效果的影响。试验结果表明:两种偶联剂KH550、KH560处理铝合金效果相当,铝板表面经1%~2%浓度的偶联剂溶液处理不仅有较高的初始强度,而且耐湿热性能也得到提高;湿热处理使不同表面处理的修理试样力学性能发生明显下降,同时,湿热环境对铝板-胶层之间粘接界面的渗透破坏要强于其对胶层-GFRP之间的界面破坏,铝板-胶层界面粘接强度的下降是引起试样性能下降的主要原因。 展开更多

关键词 铝合金 硅烷偶联剂 界面 复合材料粘接修理

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补片尺寸对胶层应力分布的影响 被引量：11

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作者 赵培仲 黄旭仁 +1 位作者 李艳丽 胡芳友 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期18-22,共5页

粘接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用。其应力状态对于粘接修理结构有着重要的影响。为此,本文用有限元法分析了复合材料粘接修理结构中胶层应力分布随补片尺寸的变化。研究表明,增加补片长度和厚度可以提供补片分担载荷的作用,但是... 粘接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用。其应力状态对于粘接修理结构有着重要的影响。为此,本文用有限元法分析了复合材料粘接修理结构中胶层应力分布随补片尺寸的变化。研究表明,增加补片长度和厚度可以提供补片分担载荷的作用,但是,对胶层的性能要求提高。胶层中大部分区域的应力较低,大部分载荷靠较小面积的胶层传递。修理试样的破坏形式的变化反映了胶层应力分布的变化。 展开更多

关键词 胶层应力 有限元 补片尺寸 复合材料粘接修理

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