蜂窝夹层结构的激光错位散斑检测技术研究.pdf

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1、学校代码10406分类号TG115.28密级论文编号87学号080080401005题目蜂窝夹层结构的激光错位散斑检测技术研究作者涂俊学科、专业精密仪器及机械指导教师郭广平邬冠华申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TG115.28学号：080080401005南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）蜂窝夹层结构的激光错位散斑检测技术研究硕士研究生：涂俊导师：郭广平研究员邬冠华教授申请学位级别：硕士学科、专业：精密仪器及机械所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011.6授予学位单位：南昌航空大学StudiesonLaser

2、ShearographicNDTofHoneycombsandwichStructureADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMeasuringandTestingTechnologiesandinstrumentsbyTuJunUndertheSupervisionofResearchfellowGuoGuangpingProf.WuGuanhuaSchoolofTestingandOpto-ElectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,N

3、anchang,ChinaJune.2011南昌航空大学硕士学位论文中文摘要摘要蜂窝夹层结构复合材料具有密度低、比强度和比刚度大、热膨胀系数小、耐冲击、稳定性好，承载能力高等诸多优点，在航空航天领域已逐渐取代了金属材料，得到了越来越广泛的应用。但在生产制造和使用过程中，蜂窝夹层结构不可避免地存在缺陷或遭受损伤，从而影响了结构性能，导致安全隐患。为保证材料的安全应用，采用必要的无损检测手段控制其质量就显得尤为重要。本文以按照HB5461-1990制作的蜂窝夹层结构样件为研究对象，对激光错位散斑检测技术的应用进行研究，优化其检测工艺参数，并结合

4、有限元软件模拟计算缺陷的离面位移，探索常规无损检测方法无法解决的紧贴型缺陷问题。本文采用LTI-5100HD激光错位散斑检测系统对预置缺陷的航空铝蜂窝结构样件进行了无损检测，通过对错位方向、错位量、加载方式、加载载荷等工艺参数进行优化，获取了清晰的缺陷检测图像；同时将检测结果与超声C扫描检测结果进行对比分析，两者可相互验证。结果表明：热加载激光错位散斑技术在铝蜂窝结构的缺陷检测和缺陷尺寸测量中都较为可靠，且检测过程中的工艺参数控制对检测结果有显著影响。相比超声方法，错位散斑检测在检测速度上有很大的优势，完全符合目前复合材料大面积快速检测的要

5、求。本文对预置缺陷的C型蜂窝结构雷达罩样件进行外部抽真空错位散斑检测；并结合有限元软件Abaqus建立模型，对真空加载下缺陷的变形量进行理论计算，将理论数据与错位散斑检测结果进行对比分析。结果表明：真空加载技术会使蜂窝结构缺陷部位的外表面产生相对正常部位不同的离面位移，且当此离面位移达到2μm时，错位散斑技术就可识别并判定缺陷。由此验证了错位散斑检测在蜂窝夹层结构紧贴型缺陷检测中的可行性，并得出了真空加载时载荷选取的规律。结果同样证明了理论模型的可靠性，为真空加载的实际应用提供了参考。本文通过有限元模拟分析与实际检测的对比，证明了激光错位散

6、斑检测技术适用于航空航天领域大面积复合材料构件的现场快速检测。本文研究结果为激光错位散斑技术在实际检测中的进一步发展应用提供了参考依据。关键词：蜂窝夹层结构，激光错位散斑，无损检测，工艺参数优化，有限元模拟I南昌航空大学硕士学位论文英文摘要AbstractHoneycombsandwichcompositeshavemanyadvantages,suchasthelowdensity,thehighspecificstrengthandspecificstiffness,thelowthermalexpansioncoefficient,h

7、ighimpactresistance,thegoodstability,thehighloadingcapacity.Ithasgraduallyreplacedmetallicmaterialsinaireraftandhasaveryextensiveapplicationintheaerospacefield.Honeycombsandwichstructureinevitablyexsitdefectsanddamageswhicharebroughtduringprocessingandoperation,itaffectthe

8、structuralperformanceandmayleadtosecurityrisks.Inordertoensurethesecurityapplicationsofma