航空复合材料结构件的激光超声检测技术研究

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1、中图分类号：TP553论文编号：102870118-S076学科分类号：080104硕士学位论文航空复合材料结构件的激光超声检测技术研究研究生姓名冒蒋伟学科、专业工程力学研究方向结构健康监测的研究指导教师裘进浩教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonLaserUltrasonicDetectionTechnologyforAer

2、ospaceCompositeStructuresAThesisinEngineeringMechanicsbyJiangweiMaoAdvisedbyProf.JinhaoQiuSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的博/硕士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究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京

3、航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天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适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着航空制造业的不断发展创新，复合材料凭借其优异的性能获得了极其广泛的应用。同时复合材料的无损检测也受到迫切的关注和重视。在各类无损检测方法中，激光超声检测技术提供了一种非接触式的检测方法，可以应用于大型复杂曲面材料的检测。本文对基于激光超声检测技术的航空复合材料结构件的损

4、伤检测进行了详细的研究和探索。首先，对复合材料板中的导波进行了建模仿真，分别研究了分层程度以及分层与波源相对位置对导波的影响。在仿真结果的基础上分析了适用的检测方法，为之后的实验检测提供了理论基础。然后，在原有系统的基础上开发出一套高扫描频率的激光超声检测系统，解决了扫描频率提高所带来的问题，提升了系统的工作效率。并将两套系统采集到的数据进行对比，验证了高重复频率系统的可靠性。最后，使用搭建的系统对几种典型的航空复合材料结构件进行了损伤检测，获取了扫描区域的空间-时间的三维波场数据。利用加窗三维傅里叶变换分离入射/反射波场，通过对比各种波场

5、数据处理方法得到的波场结果图，选取最佳的分层检测评估方法，完成对复合材料分层损伤的检测。关键词：复合材料，激光超声，分层，高扫描频率系统，损伤检测基金资助：国家973计划(2015CB057501)国家863计划(2013AA041105)国家自然科学基金重点项目(11532006)中央高校基本科研业务费专项资金资助(NE2015001,NE2015101)江苏高校优势学科建设工程资助项目本课题在机械结构力学及控制国家重点实验室完成I航空复合材料结构件的激光超声检测技术研究ABSTRACTWithcontinuousprogressofav

6、iationmanufacturing,compositematerialsseeaverywiderangeofapplicationswiththeirexcellentperformances.Atthesametime,non-destructivetestingofcompositematerialshasalsocausedanurgentattention.Inavarietyofnon-destructivetestingmethods,laserultrasonicdetectiontechnologyprovidesan

7、on-contactdetectionmethodanditcanbeappliedtolargestructureswithcomplexsurfaces.Inthispaper,damagedetectionsofaeronauticalcompositestructuresbasedonlaserultrasonicdetectiontechnologyarestudiedandexploredindetail.Firstofall,guidedwavesincompositeplatesaremodeledandsimulated.

8、Theinfluencesofthedegreeofdelaminationaswellastherelativepositionofthestratificationandwa