[发明专利]一种利用面共振可视化技术检测复合材料结构缺陷的方法

说明书

本发明提供了一种利用面共振可视化技术检测复合材料结构缺陷的方法，将粉末颗粒或粘稠物均匀地涂撒在标准复合材料表面，利用激励振荡使标准复合材料产生振动；在某种频率作用下产生共振，使所述粉末颗粒或粘稠物在标准复合材料表面上形成特定的图案；记录标准复合材料的共振频率和所述共振频率下所呈现的图案；将相同的粉末颗粒或粘稠物均匀地涂撒在待测复合材料表面，利用激励振荡使待测复合材料产生振动，记录所述粉末颗粒或粘稠物在所述共振频率下在待测复合材料表面上所呈现的图案；对比两个图案，判断待测复合材料是否有结构缺陷。本发明可以快速、简便、全面地检测复合材料结构缺陷。在未来的材料无损检测领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种利用面共振可视化技术检测复合材料结构缺陷的方法，属于复合材料无损检测技术领域。

背景技术

近几年，复合材料以其重量轻、强度高、加工成型方便、耐化学腐蚀等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，得到了迅速发展。

然而，由于复合材料的非均质性，以及在制造过程中的工艺不稳定和使用过程中造成的冲击和腐蚀，使其易产生缺陷。结构检测对于复合材料质量控制而言便极为重要，而无损检测技术作为复合材料质量控制的有效手段，更是起到了举足轻重的作用。

现阶段，国内外的无损检测技术主要有射线检测技术、超声检测技术、声发射检测技术等。然而各检测技术均存在设备昂贵、操作麻烦等缺陷。

音流学(面共振)是一种将声音可视化、形象化的过程。在国外，有艺术家利用美妙的音乐来振动水彩颜料，画出同样美妙的图像。让一个装满沙子的容器以一定的频率均匀地振动时，沙子将最终呈现一个逐渐向外的螺旋形状。

面共振是研究与物理形态有关的振动现象，而这种物理形态是由于某种特殊的传导体发出的声波的相互作用而形成的。其具体形式可以表现为：将某种材料如粉末颗粒或者粘稠物等放在振动着的铁片或者薄膜上，短时间后会出现各种不同的形态和样式，如图1所示。而每种振动波都有其唯一相对应的波形图案，即当波的频率变化，波所产生的物理图案也会随之变化，如果波的频率变回来，物理图案也会随之变回来。

本发明即根据面共振可视化技术提出一种全新的复合材料结构无损检测方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：如何快速、简便、直观、全面的地表现出复合材料所存在的缺陷等问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种利用面共振可视化技术检测复合材料结构缺陷的方法，其特征在于，步骤为：

步骤1：将粉末颗粒或粘稠物均匀地涂撒在标准复合材料表面，利用激励振荡使标准复合材料产生振动；在某种频率作用下产生共振，使所述粉末颗粒或粘稠物在标准复合材料表面上形成特定的图案；记录标准复合材料的共振频率和所述共振频率下所呈现的图案；

步骤2：将与步骤1相同的粉末颗粒或粘稠物均匀地涂撒在待测复合材料表面，利用激励振荡使待测复合材料产生振动；在步骤1记录的共振频率时，记录所述粉末颗粒或粘稠物在所述共振频率下在待测复合材料表面上所呈现的图案；

步骤3：当复合材料内部或者外部出现结构缺陷时，振动波的传递会产生影响，所述粉末颗粒或粘稠物所形成的图案在缺陷位置会产生变化；将标准复合材料共振频率下所呈现的图案与待测复合材料共振频率下所呈现的图案进行对比，判断待测复合材料是否有结构缺陷。

优选地，所述激励振荡的激励方式为中心单点激振方式或多点激振方式。

优选地，所述激励振荡为自由端激振或固定后激振。

优选地，所述面共振可视化技术的原理是：将粉末颗粒或粘稠物放在振动着的复合材料上，该复合材料在一定的频率下产生共振时，所述粉末颗粒或粘稠物会聚集在该复合材料表面，形成有规律的线条图案。