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科学家结合超声、振动和热能技术检测航空复合材料缺陷
2020-12-22来自俄罗斯托木斯克理工大学高能物理研究院(TPU Research School of High Energy Physics)的初级研究员Daria Derusova正在开发一种无损检测系统,该系统结合了三种无损检测形式,包括激光振动、超声和热成像手段,以检测宇航石料。
该点子有益于宇航及汽车工业,可在兼顾大尺寸丰富焊料物理性能的同时,监测素材的成色。俄罗斯科学基金会支持这个为期两年的项目,支持将持续至2020年。
Daria Derusova称:“每年都会有新的燃料出现,对现有的无损检测手段提出挑战。原料之间的连接特别繁琐且重要。”
目前在生产中一般运用的是传统超声和X射线笔试技巧。“后者是最精确的,但它不适合宇航领域中普遍存在的大型部件。另外,超声波设备需消耗千瓦电力通过单频声信号来刺激原料。通过结合‘激光振动测量’和‘超声鼓动’来检测裂缝,被认为是最有前景的现代点子。这种办法可以在损坏区域产生局部共振的同时,使受损区域的温度上升。红外摄像机将记录温度变化并添加产品质量数据。因此,我们想创建一种实验设施,用来笔试繁杂的大型部件。与此同时,与高功率超声装备相比,能耗大幅降低。研究人员表示,新法门将替代宇航和机械制造领域现有的无损检测方案。”
该设施将包含多种装备,如使用压电式换能器的共振超声鼓舞装备、扫描激光多普勒振动以及具有专用软件的红外相机。
“该系统的本质是所测质料在多种频率下受到声学激发。弹性波会显示素材本身的振动,以及与其不相同的振动。裂缝区振动的共振频率不同于用扫描振动检测的物体的共振频率。此外,由于强烈的共振,裂缝区域会局部升温。我们用红外摄像机记录这些变化。成色检测数据使我们能够识别破绽本身,以及漏洞的位置、形式和大小”,Daria Derusova解释道。
在该项目的框架内,合作单位包括俄罗斯托木斯克理工大学的科学家与俄罗斯科学院强度物理和质料科学研究所西伯利亚分所(Institute of Strength Physics and Materials Science SB RAS)(质料和结构品质笔试实验室)、拉奎拉大学(University of L'Aquila)(意大利)和印度共生手段研究所(Symbiosis Institute of Technology)(印度)。S.А. Chaplygin西伯利亚宇航研究所(西伯利亚,新西伯利亚)提供用于技能笔试的素材样本。