飛機多層結(jié)構(gòu)內(nèi)層腐蝕渦流檢測技術(shù)研究.pdf

1、飛機多層結(jié)構(gòu)內(nèi)的隱藏腐蝕，如機翼、機身蒙皮搭接結(jié)構(gòu)內(nèi)部腐蝕，損傷比較隱蔽，難以及時發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重威脅著飛行安全。渦流無損檢測技術(shù)以其檢測速度快、檢測準(zhǔn)確性高以及非接觸等優(yōu)點在飛機定期的檢測中得到了廣泛應(yīng)用。針對上述情況，本文開展了飛機多層結(jié)構(gòu)內(nèi)層腐蝕渦流檢測技術(shù)研究。論文的主要研究成果如下：
　　(1)構(gòu)建無限大任意層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上方通有正弦交流電的圓柱形互感式渦流傳感器的解析模型，將空間區(qū)域相應(yīng)的磁場與矢量磁位邊界條件代入Maxwell

2、方程組，采用截斷區(qū)域特征函數(shù)級數(shù)展開式法，求導(dǎo)出圓柱形互感式渦流傳感器放置于多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)上方時檢測線圈阻抗變化量的級數(shù)表達式。之后使用Mathematica與CIVA軟件分別計算了渦流傳感器置于不同厚度的單層導(dǎo)電平板上方時，檢測線圈阻抗的變化量。兩種方法的計算結(jié)果基本相同，驗證了級數(shù)表達式的正確性。
　　(2)在CIVA中構(gòu)建三層鋁合金搭接結(jié)構(gòu)渦流檢測的數(shù)值模型，根據(jù)渦流傳感器激勵線圈在鋁合金搭接結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的渦流場強度分布，改進

3、了傳感器的結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同外徑與截面形狀的傳感器線圈對鋁合金搭接結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的響應(yīng)結(jié)果，優(yōu)化了傳感器的尺寸參數(shù)。根據(jù)不同檢測率與提離高度下渦流傳感器對鋁合金搭接結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷的響應(yīng)結(jié)果，得出了最佳的檢測參數(shù)。提高了檢測靈敏度。
　　(3)通過研究與分析現(xiàn)實中飛機多層結(jié)構(gòu)內(nèi)部常見腐蝕缺陷的特征，運用CIVA在三層鋁合金搭接結(jié)構(gòu)模型內(nèi)部加入不同尺寸與埋深的矩形空氣缺陷，計算出渦流傳感器對不同尺寸與不同埋深缺陷的響應(yīng)結(jié)果，得出檢測線圈阻抗變

4、化量幅值與相位隨矩形空氣缺陷尺寸與埋深的變化規(guī)律，并總結(jié)出定量飛機多層結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷邊界、深度與埋深的方法。
　　(4)根據(jù)飛機多層搭接結(jié)構(gòu)特點，使用LY12鋁板制作了帶有人工缺陷的三層鋁合金搭接結(jié)構(gòu)渦流檢測參考試塊。之后根據(jù)第3章中優(yōu)化渦流傳感器的結(jié)論，制作了一款用于檢測飛機多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)內(nèi)部腐蝕缺陷的傳感器。接著模擬實際空氣中的鹽霧與酸性氣體，配制了酸性氯化鈉腐蝕溶液，令其與LY12鋁板反應(yīng)，加工制作了帶有模擬自然腐蝕缺陷的飛機三