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复合材料结构的无损检测 - NDT.net
复合材料结构的无损检测：方法与实践 David K. H SU 无损评估中心 爱荷华州立大学 艾姆斯，爱荷华州 50011，美国 摘要 复合材料广泛应用于航空、航天、造船、汽车和体育用品等多个工业领域。近年来，复合材料结构在新一代飞机中的应用大幅增加。复合材料结构的无损检测和检查（用于制造质量保证和使用中损伤检测）多年来促使人们开发和采用了多种方法和技术。在本文中，我们回顾了用于检查复合材料的各种 NDT 方法，特别是爱荷华州立大学无损评估中心在与复合材料工业用户的互动中开发的方法。我们将讨论不同类型复合材料结构的检查问题，包括实体层压板、蜂窝和泡沫夹层部件，并涉及穿孔面板和粘合铝结构的检查。将介绍各种无损检测方法的功能，包括水和空气耦合超声波、粘结测试、手动和自动敲击测试、热成像和剪切干涉技术，重点介绍对复合材料检测实践有益的技术。爱荷华州立大学开发的用于执行复合材料检测的技术
结构完整性的无损检测和评估
摘要。部件或结构的可靠性能取决于部件的服役前质量和运行条件下部件的服役退化。无损评估 (NDE) 在确保服役前质量以及监测服役退化以避免部件/结构过早失效方面的作用日益增强。有许多基于各种物理原理的 NDE 技术。NDE 的最终目标是检测和表征材料中的缺陷、应力和微观结构退化等异常。这是通过建立无损测量的物理/派生参数与缺陷/应力/微观结构的定量信息之间的相关性来实现的。NDE 信息与设计参数一起被考虑用于评估部件/结构的完整性和寿命。本文简要介绍了 NDE 方法的物理概念以及用于评估缺陷、应力和微观结构的物理/派生参数。本文还根据作者实验室进行的研究，讨论了一些案例研究，强调了无损检测和评估对结构完整性评估的重要性。本文还讨论了材料智能处理、专家系统、神经网络、使用多传感器融合数据以及利用信号分析和成像方法等新兴概念。
关于无损检测磁粉检测的调查报告
有效检查区域。MIL-STD-1949 中的图 3 描述了一个偏移中心导体，没有理论依据表明有效检查区域等于导体直径的四倍。图 4 和图 5 显示了有效检查区域，没有考虑测试物品的磁导率，因此只是近似值。这种情况存在，因为没有付出足够的努力来确定准确的有效检查区域。从磁粉检测早期开始，经验法则就被业界毫无保留地接受了，这些经验法则是根据现场经验得出的。在每年的 ASTM 会议上，有充足的机会纠正这些问题区域，但这些问题并没有得到解决。。图 3 至图 5 为那些没有能力进行必要计算来确定有效检查面积的人提供了指导。这些数字对于粗略估计有效检查面积很有用，但如果不了解数字和公式的局限性，就不能应用于一般情况。。
无损检测中人为因素研究回顾。
ASME 美国机械工程师学会 BAM 德国联邦材料研究与测试研究所 CFR 美国联邦规章 COD 裂纹张开位移 CVI 近距离目视检查 DPI 着色渗透检查 DSM 异种金属焊缝 EPRI 电力研究机构 FMEA 故障模式影响分析 HF 人为因素 IGSCC 晶间应力腐蚀开裂 ISI 在役检查 LPT 液体渗透检测 MPI 磁粉检测 NDE 无损检测（也称为 NDT 或 NDI） NDI 无损检测（也称为 NDE） NDT 无损检测（也称为 NDE） NRC 核管理委员会 OE 操作经验 PANI 工业 NDE 评估计划 PDI 性能演示研究所 PISC 钢部件检查计划 POD 检测概率 RES 核管理研究办公室 ROC 相对操作特性 SATO 速度/精度权衡 SKI 瑞典语核电督察局 TOMES 任务、操作员、机器、环境和社会模型 英国 英国 美国 美国 UT 超声波检测 VT 视觉检测
用于工厂寿命评估的无损检测
国际原子能机构 (IAEA) 正在推动无损检测 (NDT) 技术（包括射线检测 (RT) 和相关方法）的工业应用，以确保工业设施和工艺运行的安全性和可靠性。无损检测技术对于提高工业产品质量、设备和工厂的安全性能（包括金属和混凝土结构和建筑的安全）至关重要。国际原子能机构在促进无损检测的使用和向成员国提供技术支持、协调无损检测人员的培训和认证以及建立国家认证和认证机构方面发挥着重要作用。所有这些努力使许多国家达到了成熟和自给自足的阶段，特别是在人员培训和认证领域以及向工业提供服务方面。这对提高工业产品和服务的质量产生了积极影响。无损检测方法主要用于检测、定位和测量表面和内部缺陷（在焊缝、铸件、锻件、复合材料、混凝土等中）。各种无损检测方法都用于预防性维护（飞机、桥梁）、原材料、半成品和成品检验、在役检验和工厂寿命评估研究。无损检测对于设施和产品的质量控制以及适用性评估（即所谓的工厂寿命评估）至关重要。无损检测评估工厂组件（加工线、管道、容器）的剩余使用寿命，提供准确的诊断，可以预测超出设计寿命的延长使用寿命。国际原子能机构的许多会议都讨论了工厂寿命评估无损检测的现状和趋势，这些会议涉及无损检测的发展、培训和教育。专家们已经在很大程度上证明，使用无损检测方法可以全面评估组件、设施和产品的预期寿命。工业设备和工程结构剩余寿命评估的无损检测技术已经在发达国家的日常服务中建立起来。混凝土结构和土木工程结构的无损检测检查是另一个发展中的课题，发展中国家对此非常感兴趣。需要培训材料，以协助发展中国家培养和持续培训和教育其无损检测专家。关于无损检测应用的培训课程文件提供了用于工厂寿命评估和混凝土结构的无损检测技术的基本信息。它描述了主要无损检测方法的原理和实践方面。它包含有关根据 ISO 标准进行无损检测工作质量控制和认证的有用信息。本培训教材可作为进一步提高无损检测专家资格的附加技术文件，也可作为行业管理人员和决策者了解无损检测前景的基本材料。它有助于将无损检测技术转让给发展中成员国。国际原子能机构感谢所有专家的宝贵贡献。负责本出版物的国际原子能机构官员是物理和化学科学司的 I. Einav。
使用...对复合纤维材料进行无损检测
摘要：通过从宽频率范围内捕获光谱数据以及空间信息，高光谱成像 (HSI) 可以检测到温度、湿度和化学成分方面的细微差异。因此，HSI 已成功应用于各种应用，包括用于安全和防御的遥感、用于植被和农作物监测的精准农业、食品/饮料和药品质量控制。然而，对于碳纤维增强聚合物 (CFRP) 的状态监测和损伤检测，HSI 的使用是一个相对未触及的领域，因为现有的无损检测 (NDT) 技术主要侧重于提供有关结构物理完整性的信息，而不是材料成分。为此，HSI 可以提供一种独特的方法来应对这一挑战。本文以欧盟 H2020 FibreEUse 项目为背景，介绍了使用近红外 HSI 相机将 HSI 用于 CFRP 产品无损检测的应用。详细介绍了三个案例研究中的技术挑战和解决方案，包括粘合剂残留物检测、表面损伤检测和基于 Cobot 的自动化检测。实验结果充分证明了HSI及相关视觉技术在CFRP无损检测方面的巨大潜力，特别是满足工业制造环境的潜力。
新兴无损检测 - 联邦航空管理局
本报告确定并描述了可用于检查商用运输和通勤飞机结构损坏的新兴无损检测 (NDI) 方法。九类新兴 NDI 技术包括声发射、X 射线计算机断层扫描、背散射辐射、逆向几何 X 射线、先进电磁学（包括磁光成像和先进涡流技术）、相干光学、先进超声波、先进视觉和红外热成像。描述了每种方法的物理原理、一般性能特征和典型应用。此外，还讨论了飞机检查应用以及相关的技术考虑因素。最后，介绍了每种技术的现状，并讨论了它们何时可用于实际飞机维护计划。值得注意的是，这是 DOT/FAA/CT-91/5“老化飞机的当前无损检测方法”的配套文件。
飞机的自主机器人无损检测 ARNDIA
自主机器人飞机无损检测 (ARNDIA)：飞机部件无损检测 (NDI) 平台 Adam Brant 博士、Jonathan Brown、Reeg Allen RE2 Robotics，宾夕法尼亚州匹兹堡，15201 RE2 Robotics 开发了一个新颖的平台，用于对飞机涂层和部件进行自主和遥控无损检测 (NDI)，以提高生产率、减少人为错误并改善操作时间和飞机准备情况。该平台名为“自主机器人飞机无损检测 (ARNDIA)”，将计算机视觉和机器学习算法与轻便的 7 自由度 (DOF) 自主机械手系统融合，可轻松安装到飞机表面。来自第三方供应商的各种传感器和末端执行器，如超声波设备和时域太赫兹传感器，可通过其接口控制文档 (ICD) 轻松与 ARNDIA 集成。传感器集成完成后，ARNDIA 可以自主扫描飞机部件以检测关注区域。此外，由于其 7 DOF 功能，ARNDIA 可以轻松访问难以接触的组件并对其进行 NDI，而如果由人工检查，则需要花费数小时的劳动来移除其他组件才能访问感兴趣的组件。ARNDIA 利用路径规划算法来绘制对相应飞机组件执行 NDI 所需的轨迹。通过使用计算
飞机复合材料结构无损检测的成功与挑战
尽管莱特兄弟驾驶的第一架飞机所采用的就是天然复合材料（即木材），但复合材料作为飞机主结构和次结构的主要贡献却是在 1964 年发现碳纤维之后 1 。当时的目标是开发一种轻质、坚硬且强度高的新型飞机结构材料。碳纤维增强聚合物 (CFRP) 是一种将碳纤维嵌入聚合物制成的复合材料，目前广泛用于民用和军用飞机的主结构和次结构 2,3 。复合材料 2 并不局限于固定翼飞机，还经常用于其他航空航天应用，如直升机的旋翼叶片。由于复合材料比轻质金属合金具有更优异的机械性能 4 ，并且具有减轻重量的潜力 5 ，因此越来越受欢迎。然而，复合材料相对于金属合金的最大优势在于，它们可以定制成具有各向异性的特性，因此可以根据需要制造出强度和刚度的结构，从而减轻结构重量，提高空气动力学效率，最终提高燃油效率 3,5 。后者至关重要，因为 2009 年，国际民用航空组织 (ICAO) 宣布了二氧化碳排放上限，以实现碳中和增长，到 2050 年，航空二氧化碳排放量将比 2005 年的水平减少 50% 6 。
从飞机无损检测 (NDT) 中学习缺陷...
我要感谢我的考官 Jens Lehmann 教授和 Alfons Schuster 博士的指导和支持。我还要感谢我的所有导师 Hajira Jabeen 博士、Dorothea Nieberl 和 Monika Mayer，感谢他们在整个论文工作期间给予我的巨大鼓励和陪伴。Doro 和 Monika 都通过宝贵的会议帮助我解答疑问，并在我最需要的时候给出最好的建议。谢谢。尽管这是一项远程研究工作，但在这几个月里，Hajira 一直与我保持互动，提供宝贵的建议并支持我所有的想法。谢谢。最后但并非最不重要的一点，我要感谢我的家人的陪伴。特别感谢 Charles Lennart M¨uller 在所有空闲时间都陪伴在我身边。我还要感谢 Premium Aerotec AG 允许我将 NDT 数据用于本研究。