声发射技术测量变压器局部放电的现状与进展
四、在复合材料结构完整性检测方面的应用
由于复合材料强度高、重量轻的特点,近年来,被广泛用于压力容器、管道、飞机及航天器的某些部件上,声发射技术对这些受力结构的完整性检测和安全寿命评估提供了可靠方法。
对于复合材料结构的无损检测,其它常规无损检测方法,像超声、射线、涡流等手段对某些复杂缺陷或微小缺陷诸如基体微裂纹、纤维/基体脱粘及单束纤维裂纹等很难发现,且很难做到动态、实时监测,而只有声发射手段能动态、实时发现这些缺陷。现代声发射技术的全波形声发射技术不但能定性发现上述缺陷,而且通过多参数分析、相关分析等方法,尤其基于瞬态波形记录的FFT分析手段更能对上述缺陷进行定量识别。
声发射用于压力容器检测方面,对于金属压力容器,声发射手段已应用很广、也很成熟,有关这方面的检测规范及标准也已非常完美和可靠。对于复合材料压力容器的检测正是基于金属压力容器检测基础及复合材料AE研究基础上开展起来的。如前所述,由于复合材料在损伤过程中其AE特征非常明显,使用声发射对复合材料压力容器的检测非常有效,同时由于复
合材料不同于金属材料,它本身是各向异性、非线性,以及几种破坏形式的复杂性、不连续性,其缺陷检测及安全评估方面又有很大的特殊性。
美国ASME、ASNT、CARP、ASTM等学会都制订了用声发射技术检测压力容器的标准和规范。声发射检测已成为欧美等国家关于复合材料压力容器检测不可缺少的手段之一。
声发射技术用于复合材料压力容器检测及结构完整性研究,不仅可用于对缺陷的发现,更能有效地用于对缺陷的危害性进行评估与分析,最终对压力容器进行安全可靠性及寿命评估。
通过对AE源声发射参数的分析,比如可提供注意监视、立即降载复检、事后复检或复检次序等信息,这是其他无损检测技术所难以做到的。
关于复合材料结构的声发射检测主要用于飞机结构和航天器。在飞机结构方面,由于近年国外先进的军、民用飞机大都不同程度地选用复合材料结构,所以复合材料结构的强度和寿命问题尤为重要。对于飞机设计师来说,除关心其结构是否有缺陷外,更关心的是缺陷何时出现的以及何时达到寿命极限。复合材料又不同于金属材料,各向异性,几种破坏形式,简单地以缺陷大小作为安全评估并不很有效,这样作为一种动态监测手段的声发射技术就扮演了十分重要角色。我国在海豚直升机的碳纤维复合材料涵道大垂尾结构组件及歼七飞机复合材料垂尾上成功地进行了声发射研究[10][11]。此外,在火箭壳体等用复合材料制成的航天器构件也都大量采用声发射检测技术。
五、在复合材料结构制造过程监测方面的应用
复合材料是由纤维
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