题目：复合材料钻孔分层激光超声检测技术应用研究

 

碳纤维复合材料层压板结构在航空航天领域应用十分广泛，而航空航天零部件的结构损坏60%~80%都发生在钻孔连接部位，提高碳纤维复合材料结构件的连接和装配质量对保障飞行器的结构安全尤为重要。针对特殊位置钻孔分层缺陷难以精确检测的问题，研究具有非接触、高精度特点的激光超声检测技术，实现钻孔分层缺陷的激光超声检测，为复合材料层压板的钻孔质量控制提供保障。

全文首先阐述了激光超声的检测原理，通过硬件的设计集成和软件的开发构建了一套激光超声检测系统。然后结合理论公式分析了激光超声检测技术的热弹、热烧蚀两种激发原理，得出了碳纤维复合材料层压板的热弹激发控制条件，并引入了热弹问题的有限元方法，建立了8组不同的碳纤维复合材料层压板钻孔分层模型；通过对碳纤维复合材料层压板中激光激发超声波的理论分析和实验验证，基于透射法和脉冲反射法研究了碳纤维复合材料中激光激发超声波的声场、声学特性，得出了激光功率密度、光斑直径、光束聚焦情况、激光入射角度等对激发超声波能量的影响；同时也研究了钻孔分层长度、厚度和位置变化对缺陷表征的影响，并对结果进行了分析讨论。

基于以上研究结果，应用激光超声检测设备对不同的层压板钻孔分层试样进行了缺陷检测，检测结果清晰地显示出缺陷的大小和形位信息，验证了激光超声检测技术对复合材料钻孔分层缺陷无损检测的可行性，针对碳纤维复合材料层压板的钻孔缺陷检测提出了指导检测参数，为钻孔分层缺陷的激光超声检测提供了理论依据。