摘要
随着复合材料行业的快速发展，复合材料壳体发动机应用越来越广泛。发动机壳体与绝热层之间采用纤维与树脂胶液粘接方式进行连接，在制作过程中由于纤维张力会产生脱粘、气泡等缺陷，这些缺陷会影响着火箭发动机使用性能或安全性。因此，在生产过程中需要对粘接界面进行准确、全面地检测。相控阵超声可以实现多角度、大范围的调整来对物体内部缺陷进行全面扫查，但在检测过程中的聚焦法则、成像模式、检测信号等影响着最终的检测结果。本文以超声相控阵声束控制和脱粘检测理论为基础研究复合材料界面脱粘检测。 论文建立了复合材料粘接结构中相控阵超声的声束传播模型，计算不同聚焦法则下各阵元的延迟时间，分析了复合材料中声束传播难点。针对线性扫查回波信噪比低、检测精度低等问题，通过分析界面脱粘检测的多阵元合成孔径成像和扇形成像的特点，采用变分模态分解对成像结果进行了处理，提高了缺陷识别度。研究了复合材料粘接结构的全矩阵-全聚焦相控阵扫查成像技术，针对全矩阵信号数据量大的干扰问题，设计了基于最小二乘法原理的线性低通滤波器，数据重建后提高了全矩阵-全聚焦成像效果。分析了B扫、扇扫和全聚焦成像的有效性和成像精度，实现了壳体的脱粘缺陷检测及定量分析。 实验结果表明，超声相控阵技术可以高效、高质量地对复合材料与包覆层粘接构件进行界面脱粘检测，对复合材料发动机壳体的工业无损检测提供了依据。
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