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树脂基复合材料由于其优异的性能在航空领域的应用日益广泛,但是复合材料具有结构各向异性,缺陷类型不同于金属材料,常规无损检测难以解决其缺陷检测问题。激光错位散斑检测技术具有非接触、无污染、速度快、全场检测、易实现检测的自动化等优点,非常适合蜂窝夹层和层压板结构等复合材料的检测。 本文基于错位成像的光学和数学原理及其用于无损检测的机理,利用美国的LTI5100激光错位散斑系统,采用热加载方式,通过工艺试验,对单纯碳纤维层压板进行检测,优化检测工艺参数,得到最佳错位量与缺陷尺寸关系,并完成飞机雷达罩、方向舵、小翼复合材料构样件中预置模拟分层缺陷的检测,样件材料类型为碳纤维树脂和玻璃纤维树脂基复合材料,结构类型为层压板和夹芯结构。预置缺陷类型归为四类:第一类为叠置聚四氟乙烯膜;第二类为挖去胶膜并涂脱膜剂;第三类为只涂脱膜剂;第四类为不锈钢插片。层压板结构中预置缺陷为第一类和第四类,夹芯结构中预置了上述四类缺陷。 实验结果表明:工件越薄、插片越厚、缺陷越大变形量越大,越易检出,检测图像越清晰。对玻璃纤维蜂窝结构,可检出深度优于1.5mm的第一类缺陷最小为φ6mm,第二类缺陷最小为φ16mm,第三类缺陷,位于蒙皮与胶膜之间最小为φ9mm,胶膜与芯材之间最小为φ6mm,第四类缺陷插片厚度最小为0.03mm。对玻璃纤维层压板结构,可检出深度优于1 mm的第一类缺陷最小为φ6mm,深度优于1.5mm的第四类缺陷插片厚度最小为0.03mm。对碳纤维层压板结构,可检出深度优于1.5mm的第一类缺陷最小为φ6mm,深度优于1.55mm的第四类缺陷插片厚度最小为0.02mm。对碳纤维蜂窝结构,可检出深度优于2mm的第一类缺陷最小为φ6mm,深度优于2.48mm的第二类缺陷最小为φ16mm,深度优于3.1mm的第四类缺陷插片厚度最小为0.02mm。 大部分预置缺陷都能检出,检测结果和预置缺陷基本相符,说明激光错位散斑检测非常适用于树脂基复合材料夹层结构和层压板结构的检测。本文的研究为将来激光错位散斑检测技术的应用奠定了理论和实际基础。