复合材料脱粘缺陷红外热成像无损检测定量分析研究

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1、电子科技大学ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ硕士学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ＇－ｉ；＃０、、；：＆Ｉ靠爹ｆ论文题目复合材料脱粘缺陷红外热成像无损检测定量分析研究学科专业仪器科学与技术学号２０１４２１０７０４４８作者姓名梁涛指导教师田贵云教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方夕卜，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获

2、得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。？糾了月作者签名：篆涛曰期？７年／？曰论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存。、汇编学位论文（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：欲涛导师签名：曰期：年月曰

3、１QuantitativeAnalysisofDebondDefectsDetectioninCompositeMaterialsusingInfraredThermographyNondestructiveTestingAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaDiscipline:InstrumentScienceandTechnologyAuthor:TaoLiangSupervisor:Prof.GuiyunTianSchool:SchoolofAutomatio

4、nEngineering摘要摘要碳纤维增强塑料层压板（CarbonFiberReinforcePlastic，CFRP）作为一种具有质量轻、强度高等优越的性能的先进复合材料，在航空航天、军事、汽车等领域被越来越广泛的使用。复合材料构件因复杂的结构导致其在生产和使用过程中会产生如分层、脱粘和裂纹等各类缺陷，使得复合材料的性能降低，具有安全隐患。所以，必须研究和发展能够准确检测碳纤维复合材料中成型缺陷的无损检测技术，在发生事故前排除隐患以保障构件可靠性及使用安全。本文针对碳纤维复合材料中两种不同类型缺陷，分别讨论了两种激励方式不同的红外热成像无损检测技术对其进行检测研究。主要内容

5、如下：（1）基于涡流脉冲热成像的碳纤维复合材料冲击损伤检测研究。涡流脉冲热成像技术以电磁激励作为加热源，利用红外热像仪观测和分析试件表面温度场的变化来达到检测和评估缺陷的目的，该检测方法不需要耦合剂，具有检测效率高和结果直观等优点。本文利用主成分分析方法提取原始图像序列中的缺陷特征，检测研究了不同能量的撞击对碳纤维复合材料造成的损伤程度。针对4J低能量冲击造成的微弱损伤，提出了结合主成分分析和小波变换的多分辨率特征提取方法。实验结果表明该方法能够发掘出图像序列中的微弱热信息，有效检测出4J低能量冲击造成的微弱损伤。最后依据缺陷与非缺陷区域的温度信息建立了不同的冲击能量与提取特

6、征的映射关系。（2）基于光激励热成像的碳纤维复合材料脱粘缺陷检测研究。针对位于复合材料中不具有导电性的胶接层的脱粘缺陷，使用光激励给予试件均匀的表面温度场，观察其内部脱粘缺陷对纵向热传导的阻碍引起的表面温度场分布的异常现象来分析缺陷的性质。采用多种图像特征提取算法对原数据进行处理，并使用F-score准则对各算法的检测效果进行了定量评估。然后使用基于区域生长的图像分割方法分离出缺陷在热图像中的信息，统计分析了缺陷的实际尺寸与图像中尺寸的关系。关键词：碳纤维复合材料，红外热成像，光激励，无损检测IABSTRACTABSTRACTCarbonfiberreinforcedplas

7、tic(CFRP)laminateasakindofadvancedcompositematerials,becauseofitssuperiorperformancesuchaslowweightandhighstrength,hasbeenmoreandmorewidelyusedinaerospace,military,automotiveandotherfields.Duringthecourseofmanufactureanduse,thecompositematerialsmaybeprod