基于导波的热防护结构脱粘损伤识别的研究
热防护结构（ThermalProtectionStructures，TPS）能够实现隔热与承载一体化，在高超音速飞行器上得到广泛运用。在飞行过程中，气动载荷和热膨胀会导致热防护结构中的隔热层与承载层间发生脱粘，严重威胁飞行安全。因此，采用可靠的无损检测技术对热防护结构中脱粘缺陷进行检测具有重要意义。本文将探究导波在热防护结构中的传播特性，并基于激光超声检测技术，对热防护结构中的脱粘损伤进行识别。 首先，采用有限元仿真的方式探索了导波在热防护结构中的传播特性。相较于金属结构，导波在热防护结构中的传播情况更为复杂，脱粘损伤引起的反射波幅值很小，无法利用导波幅值的变化对脱粘损伤进行识别。通过比较承载层中不同区域的导波模态在厚度方向上的位移分布，发现导波在脱粘区域中传播等效于只在承载层中传播，脱粘区域中导波模态的波数与承载层中导波模态的波数相同。 其次，将波数作为表征损伤的特征量，提出了一种基于局部波数估计的损伤识别方法，对热防护结构仿真模型中的脱粘损伤进行识别。探索了胶层材料参数变化对波数的影响。分别将波数误差和基于信噪比的损伤因子作为衡量损伤识别效果的指标，评估了空间窗尺寸变化对脱粘损伤识别效果的影响。 最后，利用激光超声系统，通过实验获取了热防护结构中的波场数据，采用基于局部波数估计的损伤识别方法，对热防护结构中的脱粘损伤进行了成像，进一步验证了激光超声检测技术具有检测热防护结构中脱粘损伤的应用潜力。对损伤成像图作阈值分割处理，计算了损伤区域的面积，将损伤面积的计算误差作为衡量损伤成像效果的指标，对比了不同尺寸脱粘损伤的成像效果，评估了空间窗尺寸变化对脱粘损伤成像效果的影响。
激光超声检测;脱粘损伤识别;热防护结构;局部波数;导波传播
南京航空航天大学
硕士
测试计量技术及仪器
季宏丽
2022
中文
TB553
2023-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）