便携式民用飞机复合材料智能敲击检测系统

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1、THEPoRTABLEINTELLlGENTCoIN．TAPTESTSYSTEMoFCIVILAIRCRAFTCoMPoSITESTRUCTURESYuSONG，Yan-junLICollegeofCivilAviation,NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics,29YudaoStreet,Nanfing210016,ChinaE-mail：henrysong_1984@163．comNow，mostNDTmethods(electromagnetismtesting，eddycur

2、rentinspecting，ultrasonictestingandSoon)ofcompositehaveowntheirmeritsOrdefectsandrangeofapplication．Thispaperwillintroduceanintelligentcoin—taptestsystemofcivilaircraftcompositestructure．Withthecharacterofhighautomaticfacility，promptandaccuracy，thissystemcanbcemployedi

3、nproductionandmaintenancefieldofcivilaircraftcompositestructure．Keywords：Civilaircraft,compositestructure,coin-taptest便携式民用飞机复合材料智能敲击检测系统宋育李艳军210016江苏省南京市南京航空航天大学民航学院电了邮箱：henrysong_1984@163．cornf1前，常用的复合材料无损检测方法(电磁检测、涡流检测、超声检测等)均有自身的优缺点和适J}】范围。本文将介缁‘。种Kj{j飞机复合材料智能敲击检测系

4、统，该系统应J{J于比JIj飞机复合材料结构的生产及维修现场，具有臼动化程度高、使JfJ简便、快速精确等特点。关键词：民用飞机，复合材料，敲击检测l·引言2．敲击检测技术原理上世纪70年代初，波音等厂家开始研究用复合材料来减轻飞机结构重量。利用复合材料比强度高、比刚度高的独特优点，用于飞机结构一卜质量可相应减少20％到30％，此外复合材料还具有可设计性强、疲劳性能好、耐腐蚀、便于人向秋整体成型等优点，凶此在航空航天领域的应用同益广泛。但与此同时，关于复合材料的无损检测也口益受到关注。在飞机复合材料检测巾，我们经常提到的有目视检测、电

5、磁检测、涡流检测、超声检测等手段。它们中有的检测结果不够准确，有的虽然检测结果较为精确，但是对于设备，环境和检测时问都有着苛刻的要求。因此，业内人士越来越青眯那些检测精度高、便于携带、并-只．对环境要求并刁i苛刻的检测设备。接下来，本文就将介绍一种便携式民用飞机复合材料智能敲击检测系统。978-l-4244—2891-5／08／$25．00◎2008IEEE．570传统的敲击检测法是对器械的零部件进行粗略的检测。检测者用硬币、小锤等工具对被测件进行适力的敲击，并辨别被测件发出的“声音”，并用“大脑”识别出其中的变化，当被测件在内部有

6、损伤或联接松动时，被StHq：同有的物理特性发生了变化，与之对应，发出的“声音”也随之发生变化，于是，检测者根据听到的声音对被测件的损伤状况做出判断。现代数字敲击无损检测是利用传感器代替“耳朵”的作用．用相关处理模块代替“大脑”的作用，利用加速度传感器采集被测件的振动特征，通过运后期处理，对被钡M-I：作出无损检测结果，从而摆脱了人的主观制约因素，不冉以操作者的经验获取判断结果，更加客观、便捷，检测结果也更为准确。本文研究rfl，由于复合材料是具有固定物理特性的，激振后的自由振动受复合材料被测件本身的质量与材质特性(简化为刚性特征)

7、影响。检测时，敲击可以理解为对被测件的瞬态激励过程。瞬态过程的特点是幅值衰减很快。图l所示为锤击后质量块作有阻尼的自}}】振动，即属于瞬态过程。图2是简化后的复合材料被测件的力学模型，当然，这里省略了一些复杂的对系统影响相对较小的因素。更有利于建模模拟和科学计算。这是Cawley在1990年首先提出的简化的力学模型，测算出简化后的力学模型对于实际振动周期的计算，精确率在80％一90％以上。因此，此力学模型在实际工程开发中具有现实意义。图2．敲击检测力学简化模型．Figure2．Thesimplifiedmechanicalmodel

8、ofcoin-taplest．简化为弹簧的实际弹性体可能是非线性的，但在振动的幅度很小时，弹性体的变形与受力之间的关系符合虎克定律，这样简化得到的就是线性弹簧，记k为弹簧刚度。它定义为使弹簧长度发生单位变化所需要的力，刚度k和质量m在