复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究

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1、复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究第2期302011年6月纤维复合材料FIBERCoMPoSITESNo.2Jun.,2011材料研究复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究唐桂云,王云飞,于柏峰(哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨150036)摘

2、要本文以厚壁碳纤维复合材料为面板,硬质聚氨酯泡沫为芯材制造复合材料泡沫夹层结构,模拟实际生产过程中容易出现的面板与芯材之间界面的脱粘和界面胶层过厚的现象,采用人工制造试块的方法,研究了超声波探伤对夹层复合材料缺陷的评定方法,解决了实际检测过程中的疑问,为夹层复合材料结构产品的质量检验提供依据.得出了粘接良好区胶层过厚不会被判定为脱粘的结论.关键词复合材料;泡沫夹层结构;声阻抗;脱粘;超声波探伤ResearchontheEvaluationMethodofDefectsforCompositeFoamSa

3、ndwichesTANGGuiyun.WANGYunfei,YUBaifeng(HarbinFRPInstitute,Harbin150036)ABSTRACTThepotentialdebondandthethickerinterfacialbondinglayerbetweenthepanelandthecoreduringthepracticalprocessingweresimulatedforthefoamsandwichstructureswiththickcarbonfiberpanels

4、andrigidpolyurethanefoamcore.Usingtheman—madedefectmethod.theevaluatingmethodofsandwichcompositedefectswasresearchedwithultrasonictesting.whichsolvedtheproblemsinthepracticaltestingprocessandprovidedtheevidenceforthequalitytes—tingofsandwichcompositestru

5、ctures.Theconclusionsweregotthatthethickerbondinglayersinthebetteradhesiveareawillnotbeconsideredasthedebonding.KEYWORDScomposites;foamsandwichstructure;soundresistance;debonding;ultrasonictesting1引言泡沫夹层结构是复合材料应用的一种重要形式,它至少由三层材料构成,即在两块强度和弹性模量较大的面层材料中间(称作

6、面板或蒙皮)夹着厚而轻的芯层材料(称作芯子),组成一个结构整体,使两个蒙皮保持一定距离,从而增大蒙皮截面的惯性距,这样既提高了结构的弯曲刚度,又充分利用了材料刚度.夹层结构的面层材料选用各种纤维(如玻璃纤维,芳纶纤维,碳纤维)作增强材料的复合材料层板.夹层结构的芯材选用体积重量小,有相当的压缩强度及剪切强度,芯材的材料一般选用聚氨酯硬脂泡沫塑料.泡沫夹层结构的优点在于强度重量比高,承载大,疲劳性能好,有较高的声振疲劳极限,隔热隔音性能突出,并且大大提高了结构刚度.目前在航空航天和建筑等领域得到大量的应用

7、.但泡沫夹层复合材料在制造和服役过程中容易形成缺陷,所以面板与芯材间要有足够的胶接强度,以承受剪切与拉伸应力.因此对夹层结构产品进行无损检测是十分重要的.泡沫夹层结构件在制造和使用过程中常见的缺陷为:1)复合材料面板的缺陷:如划伤,分层,夹杂,气孔等.2)复合材料面板和泡沫夹芯材的粘接缺陷:如脱粘.3)泡沫芯的损坏.针对这些缺陷,相应地发展起了多种无损检测方法.不过,因聚氨酯泡沫夹层结构的面板较厚,复合材料又是吸声材料,而且呈现低的导热性和导电性,泡沫材料的声衰减较大,所以,其与一般复合材料的无损检测具

8、有明显差别.超声脉冲反射法是适用于复合材料泡沫夹芯结构且操作简单的无损检测方法之一.2期唐桂云,等:复合材料泡沫夹层结构的缺陷评定方法研究本文以厚壁纤维复合材料为面板,硬质聚氨酯泡沫为芯材,针对产品制造过程中容易出现的缺陷及影响因素制作人工缺陷试块,来研究可能影响探伤结果评定的因素.因复合材料和聚氨酯泡沫的声阻抗不同,会产生界面波,超声检测方法中声波的传输常受到由于胶层厚度引起的干扰而影响检测结果.如粘接胶层过厚,可能会产生较高的界面波,在