复合材料及构件新型综合无损检测技术.pdfVIP

复合材料及其构件新型综合无损检测技术 陈积懋·张颖“ (·中国复合材料学会性能测试与检测委员会顾问 5 ¨鼎高发展有限公司北京西客站东方联发大厦10005 BondMas 摘要 本文介绍了以Sonic ter为代表的复合材料及其结构水连续(缺陷)的新 型综合无损检铡技术．查明利用这一新技术制成的仪器综合检测性能强．检测结掏范围广．检测重复耩度 高．现场适用性好．仪器用振动分析方法得到不连续的存在引起阻尼的增加与共振频率的降低．实践证明 空隙型不连续用周边板刚性央持的振动板坡模态裘示相当精确． 关键词 复合材料而损检测振动分析机械阻抗共振频率 1引言 复合材料与其构件已成为制造工程的重要部件，不仅是在飞机上，而且在诸如机车、汽 车、桥梁、船舶，航天工业与建筑工业中都得到了广泛的应用．结构的整体性和可靠性对最 终产品的质量起着决定性的作用，从而向无损检测(NDT)技术提出了严峻的挑战．在上述应 用中，包含的材料与结构类型的范围极为广阔．应用无损检测技术评定如此复杂、多样的构 件，必然引致开发了很多不同的检测设备与方法．超声和声检测方法曾经是成功的检测方 法．但是，迄今，没有单一的一种检测方法能适应检测和评定现有结构的如此广阔范围的变化， 即使是同类产品构件也不例外．实用无损检测技术的多样性与复杂性，已成为这一保证产品 质量、延长使用寿命的关键技术更广泛应用的障碍之一． 微处理器．贮存芯片和软件的发展已经允许几种声和超声检测方法结合起来制成小型 便携式仪器，并且能非常方便地从一种检测模式转换成另一种模式．从而，使多种不同材料和 规格的复合材料构件可以用一台仪器以综合检测技术评定． 2数学模型 在声与振动的检测中，叠层复合材料结构或蒙皮与芯粘接的复合材料蜂窝结构的振动， 其基本单元可模拟为单一自由度的弹簧．质量系统．如图l所示当激励力为Fosincot时．该 振动属“强迫简谐振动”．给予系统的为一脉冲激励，可以将其模拟为一个具有韧始位移或 初始速度的‘自由振动”．从而，在脉冲激励下的瞬态响应具有自由振动相同的形式．强迫 简谐振动和自由振动(带起始速度的)，这两种类型的振动模式又可分别采用稳态和瞬态测量 方法． 图1单自由度结构模型 16 ——————1———r玎肆 对正弦力作用的条件，振动方程从图l所示自由物体图形建立为：Ⅲ mx+cx+kx=FoSin∞t (1) 式中：m)h—掼性力(m=下板质量，x=加速度)； cx．—骷滞阻尼力(c-胶层粘滞阻尼系数，x_速度)； kx—弹性恢复力(k=胶层刚度，x-位移)． 式l的齐次(瞬态)解为： 抽(t户ae．‘。‘sin【(卜‘01’‰．^+v】 (2) 式中：}—常数．决定于初始条件： ‘=c2[2(mk)”2】，为粘滞阻尼因子； 岫I-2Ⅱ悄k／m)‘。 啊k，m)“2，(2Ⅱ)，为无阻尼振荡的自然频率； 、I———初始相位．决定于初始条件． 稳态解为： x,0声XSin(oot-tp) (3) 式中x为响应幅度，可给出为： x=(【I-(叫b。rr·(2‘∞佃。)‘r‘F。，l((4) 平为初相角，可给出为： q，--tan1{2‘(oD／oh)／[1一(to／m∥】} (5) 倘若e很小，式2的瞬态解可简化为： 一自由度系统的典型频率响应示于图2．系统的阻尼与谐振峰的形状相关．阻尼的大 小可表示为，通常电气工程中采用的称为“品质因素”的Q，幅度降至O．707倍(下降3d8)峰 值的点，即通常所称的“半功率点”．两半功率点之间的频率增量称为系统的带宽．对胶层 形成的轻阻尼(C0．I)’可以证明：