飞机多层结构内层腐蚀涡流检测技术研究

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1、学校代码10406分类号TP319.9密级学号120085203013题目飞机多层结构内层腐蚀涡流检测技术研究作者李正龙学科、专业仪器仪表工程指导教师孙金立教授于润桥教授申请学位日期2015年6月学校代码：10406分类号：TN319.9学号：120085203013南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）飞机多层结构内层腐蚀涡流检测技术研究论文作者：李正龙学科专业：仪器仪表工程指导教师：孙金立教授于润桥教授申请学位日期：2015年6月ResearchonEddyCurrentTestingTechnologyforAircraftMultilayeredSt

2、ructureInnerCorrosionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnInstrumentandMeterEngineerByLiZhengLongUndertheSupervisionofProf.SunJinLiandProf.YuRunQiaoCollegeofTestingandOpto-ElectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2015摘要飞机多层结构内的隐藏腐蚀，如机翼、机身蒙皮搭接结构内部腐蚀，损伤

3、比较隐蔽，难以及时发现，严重威胁着飞行安全。涡流无损检测技术以其检测速度快、检测准确性高以及非接触等优点在飞机定期的检测中得到了广泛应用。针对上述情况，本文开展了飞机多层结构内层腐蚀涡流检测技术研究。论文的主要研究成果如下：(1)构建无限大任意层导电结构上方通有正弦交流电的圆柱形互感式涡流传感器的解析模型，将空间区域相应的磁场与矢量磁位边界条件代入Maxwell方程组，采用截断区域特征函数级数展开式法，求导出圆柱形互感式涡流传感器放置于多层导电结构上方时检测线圈阻抗变化量的级数表达式。之后使用Mathematica与CIVA软件分别计算了涡流传感器置于不同厚度的

4、单层导电平板上方时，检测线圈阻抗的变化量。两种方法的计算结果基本相同，验证了级数表达式的正确性。(2)在CIVA中构建三层铝合金搭接结构涡流检测的数值模型，根据涡流传感器激励线圈在铝合金搭接结构内部产生的涡流场强度分布，改进了传感器的结构。根据不同外径与截面形状的传感器线圈对铝合金搭接结构内部缺陷的响应结果，优化了传感器的尺寸参数。根据不同检测率与提离高度下涡流传感器对铝合金搭接结构内部缺陷的响应结果，得出了最佳的检测参数。提高了检测灵敏度。(3)通过研究与分析现实中飞机多层结构内部常见腐蚀缺陷的特征，运用CIVA在三层铝合金搭接结构模型内部加入不同尺寸与埋深的

5、矩形空气缺陷，计算出涡流传感器对不同尺寸与不同埋深缺陷的响应结果，得出检测线圈阻抗变化量幅值与相位随矩形空气缺陷尺寸与埋深的变化规律，并总结出定量飞机多层结构内部缺陷边界、深度与埋深的方法。(4)根据飞机多层搭接结构特点，使用LY12铝板制作了带有人工缺陷的三层铝合金搭接结构涡流检测参考试块。之后根据第3章中优化涡流传感器的结论，制作了一款用于检测飞机多层导电结构内部腐蚀缺陷的传感器。接着模拟实际空气中的盐雾与酸性气体，配制了酸性氯化钠腐蚀溶液，令其与LY12铝板反应，加工制作了带有模拟自然腐蚀缺陷的飞机三层铝合金搭接结构试件。通过对比参考试块与模拟自然腐蚀缺陷

6、试件中缺陷的阻抗信号，并结合第4章中对腐蚀缺陷定量方法，较为准确地定量出模拟自然缺陷的边界、埋深以及腐蚀深度。关键词：飞机多层结构内层腐蚀，涡流检测，线圈阻抗变化量的级数表达式，CIVA，提高检测灵敏度，腐蚀缺陷定量IAbstractThecorrosionhiddeninaircraftmultilayeredstructureisconcealed,suchastheinnercorrosionamongthelapjointstructureofaircraftwingandfuselageskin,itseriouslyaffectstheintegri

7、ty,safetyandreliabilityofaircraftstructure.Eddycurrenttestingiswidelyusedinaviationandaerospacesectorasitsadvantagesofstrongapplicability,non-contact,highspeedandaccurate.Thispaperstudytheeddycurrenttestingtechnologyofinnercorrosionamongaircraftmultilayeredstructure.Themainresultsofr

8、esearchareas