[发明专利]一种复合材料冲击损伤的超声检测装置及方法

说明书

本发明提供一种复合材料冲击损伤的超声检测装置及方法，涉及无损检测技术领域，所述超声检测装置包括方形的水槽，所述水槽中设置有扫查架，所述扫查架的下端连接有试样夹持装置；所述水槽中相对两个侧壁上均设置有安装孔，且所述试样夹持装置与两个所述侧壁平行设置；所述安装孔内安装有水浸探头；两个所述水浸探头均通过导线与超声发射接收仪相连。本发明提供的超声检测装置，通过将水浸探头固定于水槽的侧壁上，并通过扫查架带动浸于水中的试样运动，构成水浸探头不动而试样运动的检测策略，来实现对试样的检测，不仅简化了使用程序，而且能够避免探头沉浸水中因密封脱落或老化而导致密封失效，增加了安全性能，延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体而言，涉及一种复合材料冲击损伤的超声检测装置及方法。

背景技术

树脂基纤维增强复合材料具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀等优越的性能特点，被广泛应用于航空、航天、兵器等领域。然而，复合材料结构在制造、使用和维护过程中不可避免地会受到外来物体的低速冲击，造成结构损伤及承载能力下降。复合材料层合板对低速冲击损伤十分敏感，在较低能量的冲击下，虽然板的表面没有明显的破损，但是内部可能产生脱层、基体开裂、纤维断裂等典型损伤。由于损伤的存在，层合板的抗压强度和弯曲刚度都会明显下降，从而引起材料性能失效甚至破坏。航空航天领域对复合材料的抗冲击损伤能力要求很高，通常在设计复合材料时需要做大量的冲击损伤实验，利用超声检测方法评估损伤程度与冲击载荷的关系。

超声波检测是最早用于复合材料冲击损伤检测的一种方法，与金属材料不同，复合材料设计和制造一体化，厚度方向无加工余量，由于超声反射法存在一定的检测盲区，因此对于复合材料薄板来说，穿透法是理想的检测方法。对于尺寸较小的复合材料平板冲击损伤来说，为了获得稳定的信号，优选的耦合方式是水浸。单通道穿透法检测，需要将一个探头，或两个探头沉浸水中，为了防止探头与电缆线连接处接触水而导致损坏，需要将探头进行密封处理，不仅过程繁琐，而且常常会因为密封脱落或老化，而导致密封失效。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提供一种复合材料冲击损伤的超声检测装置及超声检测方法。

为解决上述问题，本发明提供一种复合材料冲击损伤的超声检测装置，包括方形的水槽，所述水槽中设置有扫查架，所述扫查架的下端连接有试样夹持装置；所述水槽中相对两个侧壁上均设置有安装孔，且所述试样夹持装置与两个所述侧壁平行设置；所述安装孔内安装有水浸探头；两个所述水浸探头均通过导线与超声发射接收仪相连。

可选地，两个所述安装孔同轴设计。

可选地，所述试样夹持装置包括三个依次相连的试样夹持位。

可选地，所述试样夹持装置与所述扫查架通过紧固件相连。

可选地，所述水浸探头与所述安装孔之间设置有密封圈。

本发明的另一目的在于提供一种利用如上所述的复合材料冲击损伤的超声检测装置的超声检测方法，包括如下步骤：

S1：将对比试块放入试样夹持装置中，并将所述试样夹持装置与扫查架相连；

S2：计算两个水浸探头之间的距离；

S3：根据两个所述水浸探头之间的距离，将两个所述水浸探头分别安装于两个安装孔中，并将两个所述水浸探头通过导线与超声发射接收仪相连；

S4：向水槽中注水，并通过所述扫查架带动所述试样夹持装置移动，使所述对比试块浸入水中；

S5：开启超声发射接收仪，对两个所述水浸探头之间的距离进行微调；

S6：微调结束后，对两个所述水浸探头进行固定，并根据所述对比试块标定检测参数，检测对比试块，得到所述对比试块的检测图像；