[发明专利]一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法

说明书

本发明公开了一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，包括以下步骤：S1.复合材料板冲击损伤的取样制备；S2.利用相控阵超声波扫查获取数据；S3.构建超声数据的三维体积图像；S4.基于回波幅值识别损伤的局部区域，定量缺陷尺寸；S5.重复步骤S4，得到各个试件对应的缺陷尺寸；S6.构建冲击力与冲击损伤尺寸之间的关联数学模型；S7.利用相控阵超声波扫描待测的复合材料板，按照步骤S2～S4，对扫描数据进行三维重建，基于给定的回波幅值预定阈值，并对缺陷尺寸进行定量作为冲击损伤，再对冲击力进行求解；本发明基于超声波对复合材料板进行缺陷识别，并能够得到冲击损伤和冲击力的关系，有效地进行有利于冲击损伤定量和冲击力的求解。

技术领域

本发明涉及超声波检测,特别是涉及一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法。

背景技术

复合板材在航空航天及汽车工业领域中有着广泛的应用，但由于复合板材在成型的过程工艺复杂，极容易产生层间脱黏、纤维开裂等缺陷，为保证其安全使用，对复合板材状况进行检测是十分必要的。

就目前而言，超声波扫描是板材缺陷检测的一种方式，但是，目前的在进行检测的过程中，一般只是对复合板材自身的缺陷情况进行检测，但是，对于复合板材冲击损伤和相应冲击力的定量还存在这一些技术空白，不利于准确获取复合材料板冲击损伤和冲击力的定量信息。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，基于超声波对复合材料板进行缺陷识别，并能够得到冲击损伤和冲击力的关系，有效地进行有利于冲击损伤定量和冲击力的求解。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于超声波的复合材料板冲击损伤和冲击力定量方法，包括以下步骤：

S1.复合材料板冲击损伤的取样制备：

准备N个复合材料板试件，对每个试件，施加不同大小的力F₁,F₂,…,F_N，造成试件的损伤，其中F_i表示对第i个复合材料板试件施加的力，i＝1,2,…,N；

S2.超声波采样扫查获取数据：

利用相控阵超声波对每一个损伤的复合材料板试件进行扫查并保存原始采样数据，得到对应各个试件的数据文件，记为D₁,D₂,…,D_N,其中D_i表示第i个试件对应的数据文件,i＝1,2,…,N；

S3.构建超声数据的三维体积图像：

根据超声波传播声速、采样时间间隔，将超声波原始数据采样点映射到每一个复合材料板内部物理位置，构建各个试件对应超声数据的三维体积图像，记为V₁,V₂,…,V_N；其中V_i表示第i个试件对应超声数据的三维体积图像,i＝1,2,…,N；

三维体积图像中的每一个网格点表示该点物理位置处的回波幅值，根据三维体积图像初步识别各个试件损伤的局部区域；

S4.对于任一复合材料板试件，基于回波幅值识别损伤的局部区域，定量缺陷尺寸：

对于任一复合材料板三维体积图像，令损伤的局部区域是感兴趣区域ROI，查找ROI中回波幅值最大点位置作为缺陷中心点；

以得到的缺陷中心点为起点向周围相连网格扩展，直到回波幅值降低为预定阈值停止，确定试件的缺陷区域作为冲击损伤定量信息，定量缺陷尺寸；