13:00 自主系统/UAS 和工业增材制造小组会议结构健康监测和结构优化 4 结构-流体相互作用无损评估和材料识别 2 主席:Ken Anderson,DSTG 主席:Adam Groszek,QinetiQ 主席:Anna Paradowska,ANSTO/USYD 主席:Jonathan Tran,RMIT 主席:Han Fang,阿德莱德大学
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
15.补充说明 16.摘要 纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料越来越多地用于修复强度不足或恶化的混凝土结构构件并延长桥梁结构的使用寿命。修复是通过使用湿铺工艺或预制条带的粘合剂粘合将 FRP 条带外部粘合到混凝土基材上进行的。虽然该方法已被证明非常有效,但仍需要开发与检查期间识别缺陷相关的专业知识。本报告涉及缺陷识别的四个具体方面:(1) 识别复合材料增强混凝土结构构件中的缺陷类型;(2) 确定所选缺陷对结构系统性能和完整性的潜在影响; (3) 确定可用于检测缺陷的最先进的质量保证和无损评估 (NDE) 技术;(4) 对最有可能成功用于质量保证目的的选定技术进行初步调查。确定潜在缺陷,按类型和可能发生的阶段进行分类,并列出其影响。使用基于实验断裂力学的方法评估选定缺陷类型的严重性。根据现场检查所需的相关特性评估确定的 NDE 技术范围,并根据适用性对这些技术进行分类。通过使用示例更深入地解释了两种技术 - 热成像(代表非接触局部技术)和基于振动的模态分析以及损伤检测方法(代表全局技术)。17.关键词 纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料;修复;加固;维修;缺陷;分层;脱粘;无损评估;热成像;损伤检测;效果。
内布拉斯加大学林肯分校机械与材料工程系,内布拉斯加州林肯市,美国 通讯作者 – Joseph A. Turner,电子邮件 jaturner@unl.edu。注:Haitham Hadidi 的当前地址是沙特阿拉伯吉赞大学机械工程系,吉赞,吉赞 45142。摘要 金属混合增材制造 (AM) 工艺适合于制造可提高工程性能的复杂结构。混合 AM 可用于制造功能梯度材料,通过完全耦合的制造工艺和/或能源的协同组合,可在整个领域内产生微观结构和材料特性的变化。工程设计和制造空间的这种扩展对无损评估提出了挑战,包括评估无损测量对功能梯度的灵敏度。为了解决这个问题,使用线性超声测量来检测三种制造方法制成的 420 不锈钢试样:锻造、AM 和混合 AM(定向能量沉积 + 激光喷丸)。将波速、衰减和漫反射结果与试样沿构建/轴向的显微硬度测量值进行比较,同时使用微观结构图像进行定性验证。超声波测量结果与破坏性测量结果相得益彰,分辨率没有任何实质性损失。此外,超声波方法被证明可有效识别混合 AM 试样上的弹性特性和微观结构的梯度和循环性质。这些结果突出了超声波作为混合 AM 样品高效且易于获取的无损表征方法的潜力,并为 AM 中的进一步无损评估决策提供信息。
越来越多的海洋结构正在使用复合材料。使用复合材料结构,主要结构和部件可以变得更轻、更耐腐蚀。休闲游艇行业早已认识到这一点,现在商业渡轮越来越多地通过减轻重量来节省燃料。美国海军的 DDG-1000 上部结构和 LPD-17 先进封闭桅杆均采用复合材料建造。此外,海上石油行业开始建造复合材料立管和居住模块。为复合材料航空航天结构开发的无损评估 (NDE) 技术不适用于大型海洋结构。因此,本文基于为 SSC 报告 463“海洋复合材料结构和 NDE 的检测技术”进行的研究,对海洋复合材料结构的可用 NDE 技术进行了最新评估。
修改《1958 年联邦航空法》第 312(b) 条(49 USC App. 1353(b))并在第一句后插入如下内容:“局长应当开展或监督研究,以开发技术并进行数据分析,预测飞机设计、维护、测试、磨损和疲劳对飞机寿命和飞行安全的影响,开发分析和改进飞机维护技术和实践的方法(包括对飞机结构的无损评估),评估飞机材料的防火防烟性能,开发改进的飞机内部防火防烟材料,开发和改进飞行中飞机火灾的防火防烟系统,开发先进的低可燃性飞机燃料和控制飞机燃料的技术,以尽量减少坠机后的火灾危险。”
长寿工作组,由美国空军和 NASA 赞助,其中与用于太空储能的高速纤维增强复合材料转子相关的测试和设计方法是当前最受关注的。纤维增强聚合物复合材料转子由于其高强度密度比而对轻型飞轮储能装置很有吸引力。研讨会上举行了两场以复合飞轮为重点的会议。演讲涵盖了广泛的主题,包括:最新评论、材料特性测试、无损评估、制造、时间相关变形、爆破测试和遏制。研讨会的第二个重点领域涉及与复合材料行为和验证测试策略相关的计算模拟。两场会议和一次小组讨论专门讨论计算模拟。其他三场会议涵盖了基础设施应用以及测试和设计的一般主题。研讨会上共发表了 28 篇论文。
暴风雨事件后,木材的价值通常会降低。随着时间的推移,大风树的木材价值下降。有必要快速评估落叶木材的木质质量。在这项研究中,研究了砍伐树木的时间对大规模木材质量的影响。南部黄松树被砍伐,并在森林里呆了0到6个月。然后将树加工成尺寸木材。记录了木材质量。评估了木材的非破坏性特征。密度,声速(AV)和弹性模量(D MOE)。交叉层压木材(CLT)面板。评估了CLT面板的AV和D MOE。在AV和D MOE中都检测到木材和CLT面板之间的统计学上显着差异。可以得出结论,可以使用无损评估来估计这些CLT面板的D MOE。
该任务领域涉及含能材料增材制造 (AM) 方法的开发,包括:材料、配方和工艺开发以及含能材料的优化,以实现有效的增材制造;含能系统惰性部件的先进制造方法,包括复合部件的自动纤维铺放或金属部件的 AM 方法;自动化制造步骤的方法,以提高速度、可重复性、安全性或其他特性;无损评估技术;设计和分析方法、技术和工具,用于评估生产的 AM 材料和系统,包括那些解决使用寿命、可靠性和关键缺陷评估的方法;评估将 AM 方法应用于特定系统或系统类别的优点的研究;以及开发批量验收测试 (LAT) 方法来测量对于通过增材制造生产的材料而言高效且有效的燃烧率和机械性能,包括铸造或挤压推进剂块以制造燃烧率线和/或 JANNAF 狗骨头的替代方案。