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铝合金T型梁R区部位受腐蚀环境和外加载荷共同作用,易发生应力腐蚀裂纹(Stress Corrosion Cracks,SCC)的萌生和扩展。该类裂纹取向多样、长度变化大、形貌复杂,且受实际检测工况影响,仅能从T型梁外侧面进行检测。采用常规无损检测方法,检出率较低,且存在定量精度低和无法定取向等困难。为解决上述问题,本文基于相控阵超声检测技术开展铝合金T型梁R区裂纹定量、定取向以及形貌表征研究。针对不同取向和透壁高度的裂纹,探究常规相控阵超声扇扫成像检测的定量、定取向能力;引入斜入射多模式全聚焦成像算法,研究直接模式、半跨模式和全跨模式斜入射全聚焦成像的裂纹形貌表征能力,以及探头孔径对成像效果的影响。主要研究内容如下:(1)根据实际应力腐蚀裂纹取向统计结果,设计包含取向角度为20°、55°、-55°、-33°人工裂纹试块以探究常规相控阵超声检测的定量、定取向能力。利用CIVA仿真软件对探头的声场进行仿真计算,当偏转角大于40°时,随着声束偏转角增大,有效聚焦范围减小,应选择低偏转角度的聚焦声束进行缺陷检测,以保证目标区域有效聚焦。预设焦深的增大会使得聚焦声场覆盖范围增大,但焦点深度设置过大使得焦点处焦柱变宽,分辨力降低,进一步采用实验方法确定聚焦深度设置为10 mm。(2)对人工缺陷试块进行常规相控阵超声扇扫成像检测,并分析定量误差产生的原因,结果表明:对于不同取向角度,透壁高度0.5 mm以上的裂纹均可实现检出,透壁高度1.0 mm以上的裂纹可实现定量,透壁高度定量误差均在±0.5 mm范围内。正角度方向(20°、55°)裂纹定取向误差较小,最大误差为-6.4°;负角度方向(-33°、-55°)裂纹定取向误差较大,最大误差可达到-30.6°,主要由铝合金T型梁R角特殊结构和裂纹取向造成。对铝合金T型梁R区的实际应力腐蚀裂纹缺陷进行扇扫成像检测和定量统计,透壁高度定量误差均小于1.0 mm。(3)基于不同取向角度裂纹的模拟回波信号,对比不同模式斜入射全聚焦成像形貌表征效果,并研究探头孔径大小对成像效果的影响。结果表明:采用TT直接模式(T代表横波)、TTT半跨模式和TTTT全跨模式可分别完整表征取向角度在35°、0°和-35°附近的裂纹。增大探头孔径能提高探头接收缺陷回波的能力,扩宽完整裂纹形貌表征的取向角度范围。将不同模式实验成像结果进行对比,进一步验证了模拟结论的可靠性。