[发明专利]一种表征由复合材料制成的物品的方法

说明书

本发明涉及一种用于表征具有编织、编结或缝制的纤维增强件的复合材料物品的方法。所述方法包括通过X射线断层扫描确定所述物品的至少一部分的灰度级(120)的步骤，然后，通过至少区分自由基质(122)和与基质混合的纤维的线(124，126)使用所述灰度级以获得关于该织物的至少一则信息的步骤。所述线被认为是均匀材料。

技术领域和现有技术

本发明属于表征通常在机械工业中，特别地在航空工业中，使用的材料和结构的方法的领域。

本发明应用于具有纤维增强件的复合材料，所述纤维增强件是编织的、编结的或实际上缝制的，所述材料在构造飞机部件的领域中有许多应用，并且特别地但不限于航空发动机的部件，例如风扇叶片。这些材料在重量、强度、制造部件的容易性方面具有有利的属性。

对于给定部件，知道纤维增强件在部件中的特征以改善关于其力学性能的知识是有用的。通常使用编织参数来描述该纤维增强件，如纤维分数(V_f)，编织列之间的距离(经纱为d_c以及纬纱为d_t)，经纱和纬纱数量之间的比(经/纬比)和收缩(θ)。

这些特征在单个给定部件内根据该部件的形状可发生改变。因此，能够确定这些特征在该部件的整个体积上如何变化是有用的。

已知各种技术用于实施表征，以及本文讨论了它们，其中它们涉及具有有机基质的复合材料。这些表征技术使用化学溶解和重量测量，或者在剖面上制成切口和进行测量。

因此可以获得某些类型的信息，如纤维分数，其可通过在通过用酸化学腐蚀而溶解掉基质之后称重确定，并且也涉及列之间的距离，所述列通过在剖面上进行观察测量。

然而其它参数仍难以提取：因此，很难确保剖面遵循在给定编织列中的所有线，因此特别困难的是测量收缩和波形，特别地在表示具有大量线的编织单元的体积上(在某些织物中其可能大于100)。同样，只能间接地获得经/纬比。

除了仅提供不完整的表征外，这些技术具有破坏性、适用于仅少体积的材料(通常4克(g))、以及在实施它们所需要的时间方面很昂贵的主要缺点。溶解物质也在测量中产生了潜在错误的问题，由于可能的杂质(该风险随着研究的体积增加而增加)，并且它们会导致难以回收的浪费。

本发明旨在解决上述困难。

发明内容—其所提供的优点

本发明包括一种用于表征由具有编织、编结或缝制的纤维增强件的复合材料制成的物品的方法，所述方法包括使用X射线断层扫描以确定所述物品的至少一部分的灰度级的确定步骤，其次是通过至少区分自由基质和与所述基质混合的纤维的线利用所述灰度级以获得关于该织物信息的利用步骤，所述线被认为是均质的材料。

由于这些特征，所述物品以非破坏性的方式所表征，并且迅速地以及非常精确地获取先前一直很难获得的信息。这就构成了重大的进步，由于工作是基于中型尺寸通过考虑作为均质材料的与基质混合的纤维线的灰度级可以与基质的灰度级区分。

该方法也可以作用在大尺寸的样品上。

有利地，使物品绕与样品材料的纤维方向平行的轴线旋转实施所述确定步骤，以及通过将自由基质与纬线和经线区分实施所述利用步骤。

这就构成了一种基于非常创新的现象的方法，其仅最近被表征以及可以准确地确定之前很难或无法获取的参数。仅通过实施优化参数的研究使得可能检测该现象的存在，即每个被视为均质材料的经线和纬线呈现各自不同的灰度级分布。

在一个实施方式中，所述利用步骤包括确定灰度级的分布，然后反褶积在所述分布中的至少两个高斯曲线，以确定至少一种线的体积分数。这使得可以获得关于所述物品的截面或体积的信息。所述利用步骤也可在材料内纤维分数和线的体积分数之间的预定关系的帮助下实施。所述利用步骤可特别地包括反褶积至少三个高斯曲线以确定纬线的体积分数和经线的体积分数，以及纬纱纤维和经纱纤维的数量之间比，即纬/经，这是很有利的，由于该信息很难获得。