【摘 要】
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飞机蒙皮大部分由铆接结构件装配而成,而铆接孔受应力集中影响易萌生裂纹,因此亟需开展飞机铆接构件无损检测研究。本文设计了平面远场涡流聚焦检测探头对飞机铆接构件孔周隐藏缺陷开展研究,建立了飞机铆接件隐藏缺陷平面远场涡流聚焦检测三维模型,利用仿真和试验结合的方法,优化了聚焦远场探头的结构参数,设计并搭建了平面远场涡流聚焦检测系统,开展了平面远场涡流聚焦检测试验研究,通过分析阵列检测线圈的检测信号实现了缺
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“飞机铆接结构复杂隐藏缺陷的平面远场涡流检测方法研究”(项目号:51865033); 航空科学基金项目“飞机xxxx缺陷远场涡流检测方法及缺陷评价研究”(项目号:20160956002);
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飞机蒙皮大部分由铆接结构件装配而成,而铆接孔受应力集中影响易萌生裂纹,因此亟需开展飞机铆接构件无损检测研究。本文设计了平面远场涡流聚焦检测探头对飞机铆接构件孔周隐藏缺陷开展研究,建立了飞机铆接件隐藏缺陷平面远场涡流聚焦检测三维模型,利用仿真和试验结合的方法,优化了聚焦远场探头的结构参数,设计并搭建了平面远场涡流聚焦检测系统,开展了平面远场涡流聚焦检测试验研究,通过分析阵列检测线圈的检测信号实现了缺陷长度和埋深的反演。建立了ANSYS平面远场涡流聚焦检测的三维仿真模型,研究了聚焦远场涡流探头的磁场叠加特性,分析了激励单元磁路结构对聚焦磁场的能量大小及磁场分布的影响,优化了聚焦远场涡流探头的激励线圈高度、倾斜角度和间距等结构参数,采用激励-铆钉-检测旋转检测方式对缺陷进行检测,对比了聚焦与非聚焦探头检测能力,验证了聚焦远场涡流探头检测的可行性。根据仿真结果,通过对比不同厚度铝板下磁场强度优化了聚焦远场涡流探头激励线圈高度、间距倾斜角度等参数,设置了不同尺寸参数的矩形刻槽缺陷,开展了铝合金平板平面远场涡流聚焦检测试验研究,并与非聚焦探头的检测能力进行了对比,结果表明聚焦远场涡流探头的检测能力优于非聚焦探头,同时设计了适用于聚焦探头的平面远场涡流聚焦检测系统,其中包括:激励模块、信号调理模块、采集模块以及检测软件,实现了聚焦远场涡流探头激励、检测信号处理以及缺陷可视化等功能。依据航空标准设计并加工了铆接试件,采用研制的平面远场涡流聚焦检测系统和聚焦远场涡流探头对试件开展了试验研究。优化了聚焦远场涡流探头激励频率,对比了单通道聚焦和非聚焦远场涡流探头在不同埋深深度下缺陷检测能力,设计了阵列聚焦涡流检测探头,研究了不同缺陷长度和埋深对阵列探头各个通道检测信号的影响规律,同时提出了缺陷反演方法。试验结果表明:聚焦远场涡流探头最佳检测频率为400Hz,可有效检测在埋深9mm下5×0.2×1的缺陷,当缺陷埋深6mm-9mm时聚焦远场涡流探头的缺陷检测能力均优于非聚焦远场涡流探头;通过分析通道间信号衰减规律可求出缺陷长度,在已知缺陷长度后通过峰值通道的检测幅值对缺陷埋深进行评价,为旋转式阵列聚焦远场涡流缺陷反演提供了一定参考。
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