CN108562654A - 复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法 - Google Patents

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李乐刚
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Abstract

本发明属于无损检测技术领域，涉及复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法。设置内部缺陷的步骤如下：确定内部缺陷的大小；确定内部缺陷的形状；确定内部缺陷的深度位置；确定内部缺陷阵列单元；确定内部缺陷数。本发明考虑了超声对缺陷的检出概率因素和缺陷重复性问题，能反映缺陷的重复性，能用于评价超声对复合材料层压结构中的缺陷检出概率，便于对检测工艺、检测人员、检测设备等进行综合优化，进而提高了超声检测结果的可靠性和准确性。

Description

复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，涉及复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法。
背景技术
目前超声检测是复合材料层压结构无损检测的主要方法，为了评价超声检测方法、检测工艺、检测仪器设备、检测人员等对缺陷的综合检出能力和检测的可靠性及检测准确性，在技术上，通常都需要设计制备不同的含有典型模拟缺陷的对比试块，检验其缺陷的检出能力。目前采用的超声检测对比试块的设计方法是：根据被检测复合材料层压结构的缺陷验收要求，设计几个相应大小的模拟缺陷。其不足是：1)没有考虑超声对缺陷的检出概率因素和缺陷重复性问题；2)这种没有反映缺陷重复性的对比试块，不能用于评价超声对复合材料层压结构中的缺陷检出概率，难以用于对检测工艺、检测人员、检测设备等进行综合优化，进而影响超声检测结果的可靠性和准确性。
发明内容
本发明的目的是：提出一种复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法，以便考虑超声对缺陷的检出概率因素和缺陷重复性问题，能反映缺陷的重复性，能用于评价超声对复合材料层压结构中的缺陷检出概率，便于对检测工艺、检测人员、检测设备等进行综合优化，进而提高超声检测结果的可靠性和准确性。
本发明的技术方案是：复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法，用于评定缺陷的超声检出概率，其特征是：设置内部缺陷的步骤如下：
1、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的大小：根据被检测复合材料层压结构的验收等级选择层压结构超声概率试块Fm中的缺陷大小，选取5个不同大小级差的内部缺陷，具体方法是：用φk表示不同大小内部缺陷的尺寸，k＝1、2、3、4、5，其中：φ1为要求检出的最小内部缺陷的尺寸；φ2为验收等级A对应的内部缺陷的尺寸；φ3为验收等级B对应的内部缺陷的尺寸；φ4为验收等级C对应的内部缺陷的尺寸；φ5为验收等级D对应的内部缺陷的尺寸；且φ1<φ2<φ3<φ4<φ5；
2、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状：复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状为圆形、矩形其中之一；
3、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的深度位置：内部缺陷的深度位置为h1、h2、h3三种不同深度位置，其中：h1位于被检测复合材料层压结构外表面第1个铺层与第2个铺层界面处；h2位于被检测复合材料层压结构中间两个或三个铺层界面处；h3为被检测复合材料层压结构内表面第1个铺层与第2个铺层界面处；
4、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷阵列单元：内部缺陷阵列单元采用矩阵分布法则，按照上下排序、左右互换的分布规则，相邻内部缺陷在水平方向的间隔为ΔW、垂直方向间隔为ΔL，选择ΔW＝ΔL＝3φ5～5φ5；用Di×j表示内部缺陷阵列单元，它由i行、j列内部缺陷构成，i＝1、2、3、4、5，j＝1、2、3；用dkl(φk,hl)表示内部缺陷阵列单元中的内部缺陷，k＝1、2、3、4、5，l＝1、2、3，φk为第k个内部缺陷大小，hl为第k个内部缺陷的第l个深度位置；
5、确定复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷数：以Di×j代表内部缺陷阵列单元，复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷由N个内部缺陷阵列单元Di×j构成，N＝1、2、3、4、5，每个内部缺陷阵列单元Di×j按照上下方式分布，相邻内部缺陷阵列单元Di×j的间距为ΔL。
本发明的优点是：提出了一种复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法，考虑了超声对缺陷的检出概率因素和缺陷重复性问题，能反映缺陷的重复性，能用于评价超声对复合材料层压结构中的缺陷检出概率，便于对检测工艺、检测人员、检测设备等进行综合优化，进而提高了超声检测结果的可靠性和准确性。
附图说明
图1是复合材料层压结构超声概率试块中内部缺陷的分布图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1，复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法，用于评定缺陷的超声检出概率，其特征是：设置内部缺陷的步骤如下：
1、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的大小：根据被检测复合材料层压结构的验收等级选择层压结构超声概率试块Fm中的缺陷大小，选取5个不同大小级差的内部缺陷，具体方法是：用φk表示不同大小内部缺陷的尺寸，k＝1、2、3、4、5，其中：φ1为要求检出的最小内部缺陷的尺寸；φ2为验收等级A对应的内部缺陷的尺寸；φ3为验收等级B对应的内部缺陷的尺寸；φ4为验收等级C对应的内部缺陷的尺寸；φ5为验收等级D对应的内部缺陷的尺寸；且φ1<φ2<φ3<φ4<φ5；
2、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状：复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状为圆形、矩形其中之一；
3、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的深度位置：内部缺陷的深度位置为h1、h2、h3三种不同深度位置，其中：h1位于被检测复合材料层压结构外表面第1个铺层与第2个铺层界面处；h2位于被检测复合材料层压结构中间两个或三个铺层界面处；h3为被检测复合材料层压结构内表面第1个铺层与第2个铺层界面处；
4、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷阵列单元：内部缺陷阵列单元采用矩阵分布法则，按照上下排序、左右互换的分布规则，例如，当选择内部缺陷阵列单元由3行、5列内部缺陷构成时，则内部缺陷阵列单元中第1行缺陷从左向右，依次排列：φ1、φ2、φ3、φ4、φ5，第2行缺陷从左向右，依次排列：φ5、φ4、φ3、φ2、φ1，第3行缺陷从左向右，依次排列：φ1、φ2、φ3、φ4、φ5；相邻内部缺陷在水平方向的间隔为ΔW、垂直方向间隔为ΔL，选择ΔW＝ΔL＝3φ5～5φ5；用Di×j表示内部缺陷阵列单元，它由i行、j列内部缺陷构成，i＝1、2、3、4、5，j＝1、2、3；用dkl(φk,hl)表示内部缺陷阵列单元中的内部缺陷，k＝1、2、3、4、5，l＝1、2、3，φk为第k个内部缺陷大小，hl为第k个内部缺陷的第l个深度位置，例如，d11(φ1,h1)表示位于缺陷阵列单元中第1行第1列的缺陷，φ1表示其大小、h1表示其深度；
5、确定复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷数：以Di×j代表内部缺陷阵列单元，复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷由N个内部缺陷阵列单元Di×j构成，N＝1、2、3、4、5，每个内部缺陷阵列单元Di×j按照上下方式分布，相邻内部缺陷阵列单元Di×j的间距为ΔL。
本发明提出了构建缺陷的分布、出现频度、形态、深度位置等特征的超声概率试块的方法，该超声概率试块可用于评价和检验超声检测方法、检测工艺、检测仪器设备和检测人员对缺陷的综合检出能力和检出概率。利用本发明，可以快速方便地实现评价所选择的超声检测方法、检测工艺、检测仪器设备的合理性，改进对检测人员的检测能力要求和检测技巧，进行超声检测参数的制定和优化，提高超声检测的可靠性，确保缺陷的检出率。
实施例1
复合材料层压结构的铺层材料为碳纤维预浸料，铺层总数60层，采用热压罐成型，复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的大小，选取5个不同直径的内部缺陷，其中：φ1的直径为3mm，φ2的直径为6mm，φ3的直径为9mm，φ4的直径为12mm，φ5的直径为15mm；复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状为圆形；复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的深度位置h1位于试块外表面第1个铺层与第2个铺层界面处、h2位于试块中间第30个铺层与第31个铺层界面处；h3为试块内表面第1个铺层与第2个铺层界面处；复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷阵列单元，相邻内部缺陷在水平方向的间隔为ΔW＝50mm、垂直方向间隔为ΔL＝50mm，内部缺陷阵列单元由3行、5列内部缺陷构成，第1行缺陷从左向右，依次排列：φ1、φ2、φ3、φ4、φ5，第2行缺陷从左向右，依次排列：φ5、φ4、φ3、φ2、φ1，第3行缺陷从左向右，依次排列：φ1、φ2、φ3、φ4、φ5；复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷有N＝3个内部缺陷阵列单元组成，试块中的内部数为N×3×5＝3×3×5＝45。
实施例2
复合材料层压结构的铺层材料为碳纤维预浸料，铺层总数50层，采用热压罐成型，复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的大小，选取5个不同直径的内部缺陷，其中：φ1的直径为3mm，φ2的直径为6mm，φ3的直径为9mm，φ4的直径为12mm，φ5的直径为15mm；复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状为矩形；复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的深度位置h1位于试块外表面第1个铺层与第2个铺层界面处、h2位于试块中间第25个铺层与第26个铺层界面处；h3为试块内表面第1个铺层与第2个铺层界面处；复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷阵列单元，相邻内部缺陷在水平方向的间隔为ΔW＝45mm、垂直方向间隔为ΔL＝45mm，内部缺陷阵列单元由3行、5列内部缺陷构成，第1行缺陷从左向右，依次排列：φ1、φ2、φ3、φ4、φ5，第2行缺陷从左向右，依次排列：φ5、φ4、φ3、φ2、φ1，第3行缺陷从左向右，依次排列：φ1、φ2、φ3、φ4、φ5，第4行缺陷从左向右，依次排列：φ5、φ4、φ3、φ2、φ1，第5行缺陷从左向右，依次排列：φ1、φ2、φ3、φ4、φ5；复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷有N＝5个内部缺陷阵列单元组成，试块中的内部数为N×3×5＝5×3×5＝75。

Claims (1)

1.复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的设置方法，用于评定缺陷的超声检出概率，其特征是：设置内部缺陷的步骤如下：
1.1、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的大小：根据被检测复合材料层压结构的验收等级选择层压结构超声概率试块Fm中的缺陷大小，选取5个不同大小级差的内部缺陷，具体方法是：用φk表示不同大小内部缺陷的尺寸，k＝1、2、3、4、5，其中：φ1为要求检出的最小内部缺陷的尺寸；φ2为验收等级A对应的内部缺陷的尺寸；φ3为验收等级B对应的内部缺陷的尺寸；φ4为验收等级C对应的内部缺陷的尺寸；φ5为验收等级D对应的内部缺陷的尺寸；且φ1<φ2<φ3<φ4<φ5；
1.2、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状：复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的形状为圆形、矩形其中之一；
1.3、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷的深度位置：内部缺陷的深度位置为h1、h2、h3三种不同深度位置，其中：h1位于被检测复合材料层压结构外表面第1个铺层与第2个铺层界面处；h2位于被检测复合材料层压结构中间两个或三个铺层界面处；h3为被检测复合材料层压结构内表面第1个铺层与第2个铺层界面处；
1.4、确定复合材料层压结构超声概率试块内部缺陷阵列单元：内部缺陷阵列单元采用矩阵分布法则，按照上下排序、左右互换的分布规则，相邻内部缺陷在水平方向的间隔为ΔW、垂直方向间隔为ΔL，选择ΔW＝ΔL＝3φ5～5φ5；用Di×j表示内部缺陷阵列单元，它由i行、j列内部缺陷构成，i＝1、2、3、4、5，j＝1、2、3；用dkl(φk,hl)表示内部缺陷阵列单元中的内部缺陷，k＝1、2、3、4、5，l＝1、2、3，φk为第k个内部缺陷大小，hl为第k个内部缺陷的第l个深度位置；
1.5、确定复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷数：以Di×j代表内部缺陷阵列单元，复合材料层压结构超声概率试块中的内部缺陷由N个内部缺陷阵列单元Di×j构成，N＝1、2、3、4、5，每个内部缺陷阵列单元Di×j按照上下方式分布，相邻内部缺陷阵列单元Di×j的间距为ΔL。
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