基于涂层传感器的金属结构疲劳裂纹监测

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1、2013年10月第39卷第lO期北京航空航天大学学报JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronauticsOctober2013V01．39NO．10基于涂层传感器的金属结构疲劳裂纹监测侯波何宇廷崔荣洪丁华(空军工程大学航空航天工程学院，西安710038)摘要：针对飞机金属结构在服役过程中的裂纹扩展实时监测需求，提出一种现代表面技术与电位法原理相结合的疲劳裂纹监测研究方案。在结构易出现裂纹的热点部位制备了一种具有绝缘隔离层、导电传感层和封装保护层3层结构的裂纹监测涂层传感器．然后进行了疲劳裂纹监测试验，结果

2、表明：通过分析涂层传感器电阻(电位)的变化可以实现对2A12．T4铝合金连接结构多个部位的裂纹同时进行有效监测．此外，还对表面制备涂层传感器的试样与原始试样的疲劳特性进行了对比研究．结果表明：应用现代表面技术在2A12．T4铝合金表面制备涂层传感器，对其疲劳性影响甚微．关键词：结构健康监测；表面技术；电位法；涂层传感器；飞机金属结构中图分类号：TP212．1；V215．6文献标识码：A文章编号：1001．5965(2013)10．1298-05Fatiguecrackmonitoringofmetallicstructurebasedoncoatingsen

3、sorHouBoHeYutingCuiRonghongDingHua(AeronauticsandAstronauticsEngineeringCollege，AirForceEngineeringUniversity，Xi’an710038，China)Abstract：Toallowcontinuouscrackmonitoringofaircraftmetallicstructuresduringtheirservice，afa—tiguecrackmonitoringmethodwaspresentedbasedonmodernsurfacetech

4、nologyandelectricalpotentialtech—nique．Acrackmonitoringcoatingsensor，consistingoftheinsulatedseparatinglayer，theconductivesensinglayerandthepackagingprotectivelayer，wasdepositedonthehotspotsofthestructure．Fatiguecrackmonito—ringexperimentswerecarriedout．Experimentalresultsshowthatt

5、heinformationaboutcrackcanbeacquiredthroughanalyzingthechangesoftheresistance(electricalpotential)valuesofthesurfacecoatingsensorandthecrackondifferentspotsofaluminumalloyjointstructurescanbemonitoredavailablyatthesametime．Moreover，thefatiguepropertyofthespecimenwithsurfacecoatings

6、ensorandthatoftheoriginalspecimenwerestudied．Contrastexperimentresultsshowthatthereisnoobviousinfluenceonthefatiguepropertyofthe2A12-T4aluminumalloytopreparethecoatingsensoronitssurfacebymodernsurfacetechnology．Keywords：structurehealthmonitoring；surfacetechnology；electricalpotentia

7、ltechnique；coatingsen—SOt：aircraftmetallicstructures飞机结构系统是飞机赖以生存的基础．作为主承力构件的金属结构由于载荷或腐蚀导致的裂纹扩展是飞机面临的一个严重问题¨1．裂纹扩展导致结构出现突然断裂会引起重大事故，造成十分惨痛的后果．因此，疲劳裂纹的早期发现与实时监测对确保飞机结构安全可靠工作至关重要．目前，国内外在飞机结构疲劳裂纹监测领域取得了大量成果，如光纤传感器、声发射技术、相对真空传感器、压电传感器、涡流传感器等心。J，但是现有的疲劳裂纹监测传感器难以承受飞机结构恶劣的实际工作环境，在可靠性、耐久性、

8、经济性等方面还存在众多不足Mj．电位法因为原理简收稿