来自俄罗斯托木斯克理工大学高能物理研究院(TPU Research School of High Energy Physics)的初级研究员Daria Derusova正在开发一种无损检测系统,该系统结合了三种无损检测方法,包括激光振动、超声共振和热成像方法,以检测航空复合材料。

科学家结合超声、振动和热能技术检测航空复合材料缺陷-复合材料网

该方法有益于航空及汽车工业,可在兼顾大尺寸复杂复合材料物理性能的同时,监测材料的质量。俄罗斯科学基金会支持这个为期两年的项目,支持将持续至2020年。

Daria Derusova称:“每年都会有新的复合材料出现,对现有的无损检测方法提出挑战。材料之间的连接特别复杂且重要。”

目前在生产中一般运用的是传统超声和X射线测试技术。

“后者是最精确的,但它不适合航空领域中普遍存在的大型部件。另外,超声波设备需消耗千瓦电力通过单频声信号来激励材料。通过结合‘激光振动测量’和‘超声共振激励’来检测缺陷,被认为是最有前景的现代方法。这种方法可以在损坏区域产生局部共振的同时,使受损区域的温度上升。红外摄像机将记录温度变化并添加产品质量数据。因此,我们想建立一种实验设施,用来测试复杂的大型部件。与此同时,与高功率超声装置相比,能耗大幅降低。研究人员表示,新方法将替代航空和机械制造领域现有的无损检测方案。”

该设施将包含多种装置,如使用压电式换能器的共振超声激励装置、扫描激光多普勒振动计以及具有专用软件的红外相机。

“该系统的本质是所测材料在多种频率下受到声学激励。弹性波会显示材料本身的振动,以及与其不相同的振动。缺陷区振动的共振频率不同于用扫描振动计检测的物体的共振频率。此外,由于强烈的共振,缺陷区域会局部升温。我们用红外摄像机记录这些变化。质量检测数据使我们能够识别缺陷本身,以及缺陷的位置、形式和大小”,Daria Derusova解释道。

在该项目的框架内,合作单位包括俄罗斯托木斯克理工大学的科学家与俄罗斯科学院强度物理和材料科学研究所西伯利亚分所(Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS)(材料和结构质量测试实验室)、拉奎拉大学(University of L\'Aquila)(意大利)和印度共生技术研究所(Symbiosis Institute of Technology)(印度)。S.А. Chaplygin西伯利亚航空研究所(西伯利亚,新西伯利亚)提供用于技术测试的材料样本。