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碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)作为一种高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀的高性能复合材料,被广泛应用于飞机承力构件制造。这些结构件普遍存在拐角区,即R区,在制造和服役阶段易产生缺陷,威胁服役安全。相控阵超声检测技术(Phased Array Ultrasonic Testing,PAUT)作为一种先进的无损检测(Nondestructive testing,NDT)技术被广泛应用于CFRP构件检测,在R区质量检测方面表现出良好的应用潜质。为了提高构件承载性能、满足复杂服役条件要求,实际构件也会采用单向带/织物复合铺层方式,且含有多种几何类型过渡区,给R区检测带来了新挑战。本文通过仿真和实验结合的方式研究了曲面阵列在单向带/织物复合R区中的检测能力,并在此基础上探讨了基于线性阵列发展信号处理方法、提高检测质量的可行性。具体研究内容如下:(1)针对单向带/织物复合R区试样,分析金相组织、弹性常数及铺层结构,并在此基础上,利用CIVA仿真平台建立了同时考虑R区曲面形状、多层结构和铺层弹性各向异性相互耦合的相控阵超声检测三维模型。此外,基于COMSOL Multiphysics建立了二维有限元仿真模型,为R区声传播规律和缺陷响应机理研究奠定基础。(2)利用CIVA仿真模型,研究了曲面阵列探头中心频率、聚焦深度、孔径对R区声场的影响,并在此基础上设计相控阵超声检测方案,对分别预埋在近表面、中间层、近底面的12×12 mm~2分层缺陷进行了定量研究,发现:周向最大偏差为0.67 mm,轴向最大偏差为0.30 mm,定深偏差不超过0.11 mm,与实验解剖结果吻合较好,满足工程检测要求。同时,对变曲率的等厚过渡和变厚过渡R区缺陷进行了研究,检测结果与设计值相当。(3)基于单向带层合板R区,研究了超声表面契合法(Surface Adaptive Ultrasound,SAUL),并对其关键检测参数进行了分析,结果表明:随着线性阵列探头与R区曲率圆心之间距离h的增加,R区两侧噪声成像不断减弱,检测成像质量改善明显,但检测范围随之降低。在此基础上,对SAUL检测范围和定量方法进行了探讨。实现了R区周向长度3 mm分层缺陷的检测,并将其应用于单向带/织物复合R区,定量结果与解剖值相当,周向定量误差小于6%。(4)基于单向带层合板R区有限元仿真,探究了同时存在两个分层缺陷时SAUL的检测能力,发现缺陷的周向长度最大定量误差达到17.5%。为此,提出了SAUL结合接收聚焦的后处理成像检测方案,即对孔径内各阵元缺陷回波信号进行叠加后成像。结果表明:接收聚焦后,检测灵敏度有明显改善,缺陷处最大幅值提高9.5 dB,周向长度定量误差小于6%,较SAUL降低了12%。在此基础上对单向带/织物复合R区的多缺陷检测进行了讨论。