[发明专利]一种基于硬度测量的飞机树脂基复合材料热损伤检测方法

说明书

本申请公开了一种基于硬度测量的飞机树脂基复合材料热损伤检测方法，包括，制作待检测材料的强度、模量与热损伤条件的关系曲线；制作待检测材料的硬度与热损伤条件的关系曲线；建立待检测材料的强度、模量与硬度之间的关系；测量实际结构材料的硬度；确定实际结构材料热损伤的程度与范围。本申请提出的基于硬度测量的检测方法，避免了只能检测基体性能的不足，避免了只能检测宏观分层的不足。给出了检测参数和使用性能参数之间的对应关系，克服了现有检测方法不能直接根据检测结果评估损伤程度的不足，在飞机维修中更具适用性。

技术领域

本申请属于飞机维修领域，具体涉及一种基于硬度测量的飞机树脂基复合材料热损伤检测方法。

背景技术

飞机树脂基复合材料，其基体大多为环氧、双马来亚酰胺等树脂，增强相通常为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。这些材料的比强度、比刚度高，性能可设计，在飞机上有着非常广范的应用。比如，许多飞机的操纵面，甚至机身和机翼的壁板多为碳纤维增强的树脂基复合材料，大部分飞机的雷达、天线罩多为玻璃纤维增强的树脂基复合材料。服役过程中，这些材料常常受到热损伤的威胁。

造成飞机热损伤的原因很多，如敌方武器的攻击、自身发射武器时尾烟的烘烤、雷击、意外事故乃至维修差错导致的火灾等等。

飞机树脂基纤维增强复合材料结构的热损伤主要有两种表现形式：一是高温下的氧化、烧蚀，此时，材料的颜色和形状尺寸都会有明显的变化，凭肉眼即可判断损伤的程度与范围。二是所谓的“初始热损伤”，通常发生在比较低的温度(如400℃以下)，主要为树脂基体裂解导致的性能退化和树脂、纤维热膨胀系数不匹配导致的热应力裂纹等等。这种初始热损伤往往没有明显的外在表现，但材料强度的下降率可高达80％，因此，这种损伤的隐蔽性强、危害性大。

目前，针对飞机树脂基纤维增强复合材料结构的热损伤检测，主要有两类方法：一类是基于声学原理的检测，如敲击法和超声波检测法，该类方法基于缺陷对声波的作用，只适合损伤比较严重、材料内部已出现明显分层破坏的情况，不适合初始热损伤的检测；另一类是基于红外光谱分析的检测方法，该方法基于对基体高分子官能团的检查，只能检测材料高分子基体的性能变化，对材料初始热损伤的主导因素—“纤维/基体界面性能的退化”不敏感，而且，检测结果也没有与材料的使用性能—“宏观力学性能参数”相关联，不便于根据检测结果来评估结构的损伤程度，因此，在飞机维修中的可操作性不是太强。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请提出了一种基于硬度测量的飞机树脂基复合材料热损伤检测方法，通过测量材料硬度的变化来检测材料的热损伤程度。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种基于硬度测量的飞机树脂基复合材料热损伤检测方法，包括：

S1：建立层压板试样的强度、模量与热损伤条件的关系曲线，其中，所述热损伤条件包括加热温度和加热时间；

S2：建立所述层压板试样的硬度与所述热损伤条件的关系曲线；

S3：基于所述S1和所述S2，建立所述层压板试样的强度、模量与硬度的对应关系；

S4：测量待检测的飞机树脂基复合材料的硬度；

S5：基于所述S3和所述S4，获得所述待检测的飞机树脂基复合材料热损伤的程度与范围。

可选的，建立层压板试样的强度、模量与热损伤条件的关系曲线的方法包括：

获取与所述待检测的飞机树脂基复合材料相同的层压板试样；

对所述层压板试样进行加热，获得热损伤试样；

对所述热损伤试样进行拉伸、压缩和剪切实验，获得所述热损伤试样的拉伸、压缩、剪切强度和模量；

建立所述热损伤试样的拉伸、压缩、剪切强度和模量与所述热损伤条件的关系曲线。