[发明专利]一种用于复合材料修理后超声检测的试块

说明书

本发明是一种用于复合材料修理后超声检测的试块，该试块由母片(1)和补片(2)组成，在母片(1)的中心处加工有一个圆锥形盲孔或圆锥形通孔，在该圆锥形盲孔或圆锥形通孔内设置与其形状、体积相匹配的补片(2)，在补片(2)内设置分层缺陷，在补片(2)与母片(1)的圆锥形盲孔或圆锥形通孔的贴合面(3)上设置脱粘缺陷。该试块考虑了复合材料损伤修理的工艺特点、损伤区的几何特征，以及由此带来超声检测信号的变化对修理区缺陷的判别影响，更能反映复合材料损伤特点，结合损伤修理区超声检测的特点，给出的评价方法等更加适合复合材料修理区的超声检测与缺陷评定，从而更有利于提高修理检测的可靠性和修理缺陷评定的准确性。

技术领域

本发明是一种用于复合材料修理后超声检测的试块，属于测量、测试技术领域。

背景技术

随着复合材料在航空、建筑、交通等领域的广泛使用，基于复合材料的各种结构已在许多工程领域得到非常重要的服役应用。在服役环境下，因复合材料结构受力等作用，可能会产生损伤。为了确保复合材料结构原有的预期承载能力和功能，需要对受到损伤的复合材料结构进行及时有效的修理。损伤区的修理质量直接影响复合材料结构性能和功能的恢复程度。因此，工程上，通常都需要对复合材料结构损伤区的修理质量进行100％的无损检测。超声是修理检测的一种主要无损检测方法，目前采用的检测方法是，利用包含已知损伤的对比试块，获取用于判别损伤阈值的检测信号和检测参数设置，然后基于所设置的检测信号阈值和检测参数设置，对复合材料损伤修理区进行超声检测。因此，对比试块的设计及其缺陷/损伤设置的合理性非常重要。目前用于复合材料损伤修理超声检测的对比试块设计与评价方法的主要不足是：(1)只考虑了复合材料制造阶段的材料、工艺、结构特点，没有考虑复合材料损伤修理的特点；(2)缺陷的设置没有反映复合材料损伤特点；(3)没有结合损伤修理区超声检测的特点给出相应的评价方法。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于复合材料修理后超声检测的试块，其目的是使复合材料修理区域的超声检测更加准确并形成对缺陷的评定标准。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明技术方案是基于超声波反射特点和损伤修理区的几何特征，提出了一种用于复合材料修理超声检测的试块，该试块的设计考虑了复合材料损伤修理的工艺特点、损伤区域的几何特征，以及由此带来超声检测信号的变化对修理区缺陷的影响，具体内容如下：

该种用于复合材料修理后超声检测的试块由母片1和补片2组成，母片1与被修理零件的复合材料相同，补片2与修理用复合材料相同，在母片1的中心处加工有一个圆锥形盲孔或圆锥形通孔，在该圆锥形盲孔或圆锥形通孔内设置与其形状、体积相匹配的补片2，母片1与补片2之间采用与损伤修理相同的胶接工艺胶接而成，在补片2内设置分层缺陷，在补片2与母片1的圆锥形盲孔或圆锥形通孔的贴合面3上设置脱粘缺陷。

在一种实施中，母片1与被修理零件的复合材料相同是指母片1的材料、铺层及固化工艺与被修理零件的复合材料一致。

在一种实施中，补片2与修理用复合材料相同是指补片2的材料、铺层及固化工艺与修理用的复合材料一致，且补片2的纤维方向与母片1的纤维方向平行。

在一种实施中，补片2的厚度H与圆锥形盲孔或圆锥形通孔侧壁与底部之间的夹角α满足以下关系式：

式中：D为圆锥形盲孔或圆锥形通孔的大直径一端的直径。

在一种实施中，母片1的形状长方形，其长度为L，宽度为W，两者满足以下关系式：

L＝(1.0～1.5)×W 公式2。

在一种实施中，所述圆锥形盲孔的大直径一端为开口端。