[发明专利]一种用于复合材料超声检测的曲率系数的确定方法

说明书

本发明是一种用于复合材料超声检测的曲率系数的确定方法，该方法基于超声波传播的特点和曲面复合材料结构的几何特征，根据超声检测与缺陷识别原理而提出，曲率系数的确定，考虑了由于复合材料结构曲率变化在被检测曲面复合材料结构表面和底面之间产生的超声信号变化对缺陷判别的干扰；考虑了由于复合材料不同曲率区造成的对入射声波在多种几何反射行为的变化，对曲面复合材料结构超声检测时的缺陷判别的影响；考虑了复合材料结构变曲率对入射声波在复合材料中的传播行为的改变，对变曲率区的缺陷判别的影响，基于曲率系数进行缺陷判别，更加适合曲面复合材料结构的超声检测与质量的评定，从而更有利于提高曲面复合材料结构超声检测的准确性。

技术领域

本发明是一种用于复合材料超声检测的曲率系数的确定方法，属于无损检测技术领域，用于曲面复合材料结构的超声检测。

背景技术

复合材料已在航空、建筑、交通等许多工程领域得到非常广泛的应用，在工程上，绝大部分复合材料结构都呈现不同的曲面特征，形成了曲面复合材料结构，使不同曲率部位既有足够的承载能力，又可以减少复合材料的用量，减轻复合材料结构的重量，降低复合材料零部件的成本，同时还可以加工成各种各样的产品或者结构。目前工程上采用的大部分复合材料结构都具有曲面几何特征，简称曲面复合材料结构，为了保证这类曲面复合材料结构的质量和安全服役，通常需要对其进行全覆盖无损检测。超声是这类曲面复合材料结构的一种主要无损检测方法，目前采用的曲面复合材料结构超声检测方法中，主要是根据来自被检测复合材料表面和底面之间的超声信号及其变化，进行缺陷判别。

在曲面复合材料结构的超声检测过程中，不同的复合材料结构部位，其曲率变化不一样，由此会在被检测复合材料结构表面和底面之间形成几何不平行的超声传播界面，这里简称曲率界面，此曲率界面会明显影响入射声波在复合材料结构中的传播行为，影响超声检测信号的接收和指示，引起超声信号的额外损失，影响缺陷的判别，容易造成漏检，从而影响检测结果的正确性和检测可靠性，而且被检测复合材料结构曲率变化越大，由此带来的影响越严重。一种改进方法，就是参考被检测曲面复合材料结构的曲率变化，适当地对来自曲面复合材料的检测信号进行一个给定的幅值补偿，但由于曲面复合材料结构及其内部复杂性、曲率变化带来的几何特征变化的多样性和难以预知性等，入射声波在曲面复合材料结构不同位置点，曲率变化会不同，由此可能会产生不同程度的影响，不同曲率区，曲率的变化对超声信号造成的影响程度也不一样，此外，单一和简单的幅值补偿方法难以考虑曲面复合材料结构在曲率方向的几何特征变化带来的影响。若将曲面复合材料结构抽象为一个超声大数据，每个检测位置点对应一个超声数据点，将这种超声数据映射到不同曲率区复合材料结构表面，则每个检测位置点曲率的变化，必然与该位置点曲率有关，通过对来自变曲率区各个给定位置的超声数据进行测量记录，以合理的方法对数据进行重构，从中分离出反映超声波在曲率区传播的超声信号，如表面反射、底面反射或者穿透信号，得到相应的超声特征信号参量，然后，基于超声检测和缺陷判据的声学原理，构建曲率区的超声检测参数，通过构建不同厚度平面复合材料和曲面复合材料结构的超声信号，得到反映复合材料结构曲率变化的超声特征参量，从这些超声特征参量中求出反映曲率的超声曲率算子，再根据被检测曲面复合材料结构，利用有限的曲面复合材料试块，得到更具有代表性的超声曲率算子，用于曲面复合材料结构的超声检测信号的补偿，进行曲面复合材料的超声检测。由于这里超声曲率算子反映的是整个复合材料结构中曲率变化引起的超声信号的变化，同时又充分考虑了不同曲率区可能存在的各种情况。因此，更能具有代表性和准确性，从而更能反映出来自曲率区复合材料结构几何和物理特征引起的超声信号变化，进而更有利于曲面复合材料结构的超声检测和缺陷检出，减少缺陷漏检率，提高曲面复合材料结构的超声检测结果的准确性和可靠性。

现有技术不足：