無(wú)損檢測(cè) 樹(shù)脂基復(fù)合材料制件的聲振檢測(cè) 第1部分：敲擊法 編制說(shuō)明

出、組織并歸口管理。本文件由上海飛機(jī)制造有限公司與上海材料研究所等制定。項(xiàng)目名稱：——起草（草案、調(diào)研）階段用線下會(huì)議的方式召開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)編制啟動(dòng)會(huì)，會(huì)上討論標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證試驗(yàn)方案和部分試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并確定標(biāo)準(zhǔn)編制進(jìn)度計(jì)劃。經(jīng)過(guò)前期大量的調(diào)研工作，結(jié)合科研成果和實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，全面地總準(zhǔn)驗(yàn)證試驗(yàn)方案，在上海飛機(jī)制作有限公司開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證試驗(yàn)，對(duì)工作組討論稿中樹(shù)脂基復(fù)合復(fù)合材料制件的聲振檢測(cè)》系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)討論會(huì)。來(lái)自上海飛機(jī)制造有限公司、上海材料研究所有限公司、湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司、航天材料及工藝研究所、廈門太古飛機(jī)工程有限公司、中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所、山東太古飛機(jī)工程有限公司、上海衛(wèi)星裝備研究所、上海并討論了本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工作組討論稿。后續(xù)工作組成員按照評(píng)審意見(jiàn)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)正文及編制說(shuō)明書進(jìn)行了修訂，標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿初稿，再次通過(guò)電子信件、電話會(huì)議以及多媒體等方式與參會(huì)專家進(jìn)行了溝通，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)征求意見(jiàn)稿初稿進(jìn)行了討論及審查，經(jīng)過(guò)反復(fù)討論、多次協(xié)商，在此基礎(chǔ)——征求意見(jiàn)階段——審查階段——報(bào)批階段本標(biāo)準(zhǔn)為基于敲擊法的樹(shù)脂基復(fù)合材料制件的聲振檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)是無(wú)損檢測(cè)通用技術(shù)和起草規(guī)則》中有關(guān)規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)制訂后，有利于指導(dǎo)國(guó)內(nèi)各個(gè)行業(yè)從事樹(shù)脂基復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域的工作者實(shí)施敲擊檢測(cè)操作，并根據(jù)其合理、規(guī)范的檢測(cè)要求，高效、可靠地評(píng)價(jià)樹(shù)即類似的條款由類似的措辭來(lái)表達(dá)，相同的條款由相同的措辭來(lái)表達(dá)；三是術(shù)語(yǔ)的統(tǒng)一，即同的設(shè)計(jì)方面，盡可能將技術(shù)內(nèi)容相同或相似的部分劃分為同一個(gè)章節(jié)或同一項(xiàng)條款，方便其他樹(shù)脂基復(fù)合材料因其輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)異性能，在航天工業(yè)、軍用航空、民用航空以及其他領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，樹(shù)脂基復(fù)合材料在制造、裝配、維護(hù)和服役過(guò)程中易出現(xiàn)分層、脫粘等內(nèi)部缺陷，嚴(yán)重影響其結(jié)構(gòu)的完整性和安全性。因此，高效、可靠的無(wú)損檢測(cè)技聲振檢測(cè)是一種古老而又先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)方法，該方法應(yīng)用的振動(dòng)頻率在幾十至幾百千赫茲，其檢測(cè)原理是把受檢件作為一個(gè)振動(dòng)結(jié)構(gòu)，用外力使它做受迫振動(dòng)，檢測(cè)其聲音、振動(dòng)阻夾層結(jié)構(gòu)等樹(shù)脂基復(fù)合材料制件或金屬板/板膠接、金屬夾層結(jié)構(gòu)等制件中的分層、脫粘等內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)，具有檢測(cè)成本低、操作方便快速等顯著優(yōu)勢(shì)，在樹(shù)脂基復(fù)合材料制件制造、裝根據(jù)激勵(lì)接收方式不同，樹(shù)脂基復(fù)合材料制件的聲振檢測(cè)可分為敲擊法和機(jī)械阻抗法等，其中敲擊法是利用敲擊方式激勵(lì)受檢件發(fā)生振動(dòng)，通過(guò)分析振動(dòng)特性的變化進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)的方當(dāng)采用敲擊錘等工具敲擊受檢件表面時(shí)，利用人耳聽(tīng)覺(jué)或聲音采集傳感器采集受檢件發(fā)出的聲音，并分析聲譜（如頻率、幅度）的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)敲擊檢測(cè)的技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)受檢件內(nèi)▲缺陷區(qū)值缺陷區(qū)頻率當(dāng)敲擊受檢件表面時(shí)，錘頭與受檢件接觸的作用力從零增加至最大值，隨后又因?yàn)閺椥孕巫円鸬幕貜棞p少至零，這一過(guò)程的時(shí)間稱為持力時(shí)間。在此過(guò)程中，作用力達(dá)到峰值時(shí)，受存在缺陷時(shí)，持力時(shí)間會(huì)比良好區(qū)的長(zhǎng)，且作用力峰值相比良好區(qū)低。因此，通過(guò)比較檢測(cè)區(qū)▲作用力作用力樹(shù)脂基復(fù)合材料制件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)量巨大，對(duì)于次承力結(jié)構(gòu)和非承力結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)使用傳統(tǒng)的超聲、射線等技術(shù)檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴，敲擊檢測(cè)作為一種操作簡(jiǎn)單、快速、成本低廉、可行性較強(qiáng)的無(wú)損檢測(cè)方法，在開(kāi)展次承力結(jié)構(gòu)和非承力結(jié)構(gòu)的檢測(cè)時(shí)具有顯本標(biāo)準(zhǔn)的制定，可指導(dǎo)國(guó)內(nèi)開(kāi)展樹(shù)脂基復(fù)合材料制件敲擊檢測(cè)的操作實(shí)施，充分發(fā)揮聲振檢測(cè)技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為各領(lǐng)域樹(shù)脂基復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量提升提供高效可靠的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)支基于上述驗(yàn)證試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，可以得出結(jié)論：標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求合理、規(guī)范，可高效、可靠地評(píng)價(jià)樹(shù)脂基復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量，并且依據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有條件，《無(wú)損檢測(cè)樹(shù)四、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于樹(shù)脂基復(fù)合材料敲擊檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)化文件較少，對(duì)于規(guī)范敲擊檢測(cè)方法的使用存在一定的障礙。本標(biāo)準(zhǔn)的制定，有利于規(guī)范樹(shù)脂基復(fù)合材料敲擊檢測(cè)的設(shè)備要求、技術(shù)要本試驗(yàn)的主要目的是針對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)、板/板膠接結(jié)構(gòu)、夾層結(jié)構(gòu)等，圍繞敲擊檢測(cè)技術(shù)參數(shù)、敲擊檢測(cè)對(duì)比試塊的制作、敲擊檢測(cè)技術(shù)要求、評(píng)價(jià)方法等幾個(gè)方面開(kāi)展典型樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制件的敲擊檢測(cè)技術(shù)試驗(yàn)，以掌握樹(shù)脂基復(fù)合材料制件的敲擊檢測(cè)方法，為相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定提供數(shù)據(jù)支撐。樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的敲擊檢測(cè)試驗(yàn)方案如圖A.1 檢測(cè)結(jié)構(gòu)特征與缺陷分析樹(shù)脂基復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)件制作與驗(yàn)證 樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的敲擊檢測(cè) 檢測(cè)結(jié)構(gòu)特征與缺陷分析樹(shù)脂基復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)件制作與驗(yàn)證敲擊檢測(cè)試驗(yàn)件制作與驗(yàn)證敲擊檢測(cè)試驗(yàn)件制作與驗(yàn)證檢測(cè)方案制定檢測(cè)技術(shù)參數(shù)識(shí)別與分析檢測(cè)方案制定檢測(cè)技術(shù)參數(shù)識(shí)別與分析檢測(cè)試驗(yàn)檢測(cè)試驗(yàn)否否可實(shí)施技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)件制作與驗(yàn)證可實(shí)施技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)件制作與驗(yàn)證合格合格是否技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證是否技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證檢測(cè)程序確定檢測(cè)方法形成檢測(cè)程序確定檢測(cè)方法形成技術(shù)參數(shù)確定技術(shù)參數(shù)確定技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)檢測(cè)工藝試驗(yàn)檢測(cè)程序驗(yàn)證首先，綜合常用手動(dòng)敲擊錘和自動(dòng)化敲擊檢測(cè)儀，識(shí)別并分析主要檢測(cè)技術(shù)參數(shù)，并開(kāi)展試驗(yàn)驗(yàn)證，以確定技術(shù)參數(shù)。其次針對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)以及使用特點(diǎn)，如層合板結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)件。再根據(jù)確定的技術(shù)參數(shù)，對(duì)不同樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、利用敲擊檢測(cè)設(shè)備開(kāi)展敲擊檢測(cè)參數(shù)試驗(yàn)。最后，根據(jù)以上得出的結(jié)論，設(shè)計(jì)典型樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)制件的檢測(cè)方案，確1WP632AM2N/A3N/A孔 mmmm孔 mmmmmmII③②①③② I IR2.30mmn×LmmWABWABBA本項(xiàng)目中試驗(yàn)開(kāi)展對(duì)象為樹(shù)脂基復(fù)合材料制件，其原材料主要為纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基預(yù)浸料、膠膜、芳綸紙蜂窩芯、閉孔剛性泡沫。使用聚四氟乙烯薄膜和鋼片等材料通過(guò)特殊方法模擬人1234567采用聲譜檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行敲擊檢測(cè)時(shí)，其環(huán)境噪音應(yīng)足夠低，確保檢測(cè)人員或聲音采集傳感（1）掃查方式示。柵格掃查方式適用于大范圍區(qū)域的快速檢測(cè)，以確保掃查完全覆蓋檢測(cè)區(qū)域。環(huán)形掃查方掃查間距掃查間距待檢測(cè)區(qū)檢測(cè)間距影響檢測(cè)分辨率、檢測(cè)效率等。為使缺陷不漏檢、檢測(cè)間過(guò)長(zhǎng)，缺陷應(yīng)不連續(xù)地至少被檢測(cè)到兩次，因此要求檢測(cè)掃查速度是影響檢測(cè)效率和檢測(cè)可靠性的關(guān)鍵參數(shù)。為保號(hào)的準(zhǔn)確響應(yīng)，應(yīng)綜合設(shè)備性能、缺陷拒收尺寸等，設(shè)置合適的掃技術(shù)時(shí)，要求檢測(cè)速度應(yīng)能檢出對(duì)比試塊最小尺寸缺陷，使用敲擊），A.2.4.2技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)件制作為開(kāi)展敲擊檢測(cè)技術(shù)參數(shù)試驗(yàn)，進(jìn)行樹(shù)脂基復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)試驗(yàn)件和沖擊損傷層合檢測(cè)儀技術(shù)參數(shù)的試驗(yàn)對(duì)象。對(duì)于敲擊錘，利用含沖擊缺陷的層合板沖擊損傷試驗(yàn)件作為試驗(yàn)25.425.4300沖擊點(diǎn)150沖擊點(diǎn)150（12）（34）/mm2/mm2為開(kāi)展敲擊檢測(cè)缺陷深度檢測(cè)能力試驗(yàn)，制作了樹(shù)脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)對(duì)比試塊，結(jié)構(gòu)類型有層合板、板/板膠接、夾層結(jié)構(gòu)等三大類。層合板模擬缺陷類型為平底孔和內(nèi)埋法，平底孔缺陷尺寸為?31.75mm，內(nèi)埋缺陷尺寸約為30 7530 750.18mm0.51mm0.38mm0.76mm30307010063 215 139 63 215 139 290次表層中間層次表層中間層次表層中間層次表層中間層757522530030 7530 752.54mm3.05mm3.56mm4.57mm30307010063 215 139 63 215 139 2902.0mm次表層中間層O次表層2.2mm中間層2.4mm次表層中間層2.6mm次表層中間層757522530063 215 13963 215 139 290膠膜上膠膜下膠膜上膠膜下膠膜上膠膜下膠膜上膠膜下757522530063 215 13963 215 139 290膠膜上膠膜下膠膜上膠膜下2.0mm膠膜上膠膜下2.2mm膠膜上膠膜下75752253006313921529035038.150.838.150.812.712.725.425.475 225 300③插鋼片③插鋼片6313921529035038.150.838.150.812.712.725.425.475 225 300③插鋼片③插鋼片35063 290 215 13935063 290 215 13912.725.4 38.1 50.812.725.4 38.150.87575225300①只銑①只銑①銑削①銑削平底孔夾層/mm2/mm2/mm2/mm200無(wú)0無(wú)0度 /mm2層合板4#試塊度/mm2塊塊/mm2/mm2塊塊塊塊塊 /mm2值塊塊蜂窩夾層6#試塊/mm2/mm2 /mm2值 /mm2值所示的檢出缺陷偏差值對(duì)比可以看出，敲擊檢測(cè)對(duì)于平底孔法、邊緣插片法人工缺陷的靈敏度/mm2塊塊 /mm2 /mm2塊塊/mm2塊塊塊 /mm2塊塊塊無(wú)0/mm2塊/mm