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一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法技术

技术编号:44865604 阅读:42 留言:0更新日期:2025-04-08 00:09
本发明专利技术公开了一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,包括以下步骤:采集超声的全矩阵数据;计算不同缠绕角度对应的各向异性声速矩阵;对各个A扫信号进行聚焦延时计算,完成全聚焦成像;对全聚焦成像的图像中,最靠近碳纤维全缠绕气瓶表面的结构信号进行识别和提取;对聚焦效果进行评估,获得匹配度最高的全聚焦图像;确定当前层厚度;根据所使用的聚焦延时,确定当前层的各向异性声速及缠绕角度;改变全聚焦成像范围并修正聚焦延时,重复步骤三至步骤六,获取碳纤维全缠绕气瓶多层结构中各层的缠绕角度及厚度。本发明专利技术实现Ⅳ型碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声检测,具有无损,检测效率高的优点,具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声测量方法,具体为一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法


技术介绍

1、作为移动式复合材料承压设备的重要发展方向,纤维缠绕塑料内胆的复合材料气瓶具有质量轻、寿命长、介质相容性好等优点,在车载储氢气瓶、长管拖车管束等存储和输运装备上规模化应用。氢气是最容易泄漏、爆炸范围最宽的气体(4.0%-75.6%),其运输和存储安全性成为社会关注的焦点。

2、现有的复合材料压力容器的民用化处于起步阶段,特别是采用塑料内胆的iv型气瓶,其主要结构由碳纤维缠绕层、玻璃纤维增强层和内胆层组成。碳纤维复合材料具有较高的强度以及优异的耐腐蚀和抗疲劳性能,所以,气瓶往往通过复合材料缠绕层来承担主要的结构载荷。由于缠绕角度和分层厚度是复合材料缠绕层的两个主要工艺参数,直接影响气瓶的强度和应力分布,准确获取这些参数是进行缺陷的准确表征以及气瓶力学性能评估的必要条件,对于确保气瓶质量和使用寿命具有重要意义。

3、传统的测量方法往往依赖破坏性测试,难以满足实际工程中的检测需求。因此,寻亟需一种能够准确获取缠绕角度和分层厚度的无损测量方本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于:所述步骤一中,阵列超声传感器的频率为0.5~1MHz,晶片阵元的数量≥64个。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于:所述步骤一中,阵列超声传感器的晶片间距1~2mm,晶片宽度20~25mm,所述阵列超声传感器中晶片的排布方向与瓶身表面轴向平行。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特...

【技术特征摘要】

1.一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于:所述步骤一中,阵列超声传感器的频率为0.5~1mhz,晶片阵元的数量≥64个。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于:所述步骤一中,阵列超声传感器的晶片间距1~2mm,晶片宽度20~25mm,所述阵列超声传感器中晶片的排布方向与瓶身表面轴向平行。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于:所述步骤二中,缠绕复合材料的力学本构关系包括刚度矩阵、弹性模量、剪切模量、泊松比。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维全缠绕气瓶缠绕角度和分层厚度的超声测量方法,其特征在于:所述步骤二中,不同缠绕角度对应的各向异性声速矩阵的计算方法为:通过坐标转换将材料的初始刚度矩阵转化为不同缠绕角度对应的刚度矩阵,然后以此为系数求解对应的克里斯托菲尔方程,得到不同缠绕角度对应的各向异性声速。

【专利技术属性】
技术研发人员:丁辉曹健铖晏井利张俊
申请(专利权)人:东南大学
类型:发明
国别省市:

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