复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估.pdf

试验研究DOI:10.11973/wsjc202310013复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估王松，刘菲菲”，刘松平3,户迎灿，杨玉森”,李治应（1.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛2 6 6 111；2.中国航空制造技术研究院复合材料中心，北京10 130 0；3.中航复合材料有限责任公司，北京10 130 0)摘要：提出了一种利用单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁结构中产生反射行为的缺陷表征与评估方法，设计制备了不同的拉挤试样，构建了单脉冲超声试验系统，分析了单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁中产生的反射行为与时域信号特征，研究了单脉冲超声波信号时域特征、图像特征与拉挤长梁内部缺陷行为之间的声学联系，建立了缺陷的超声表征和评估方法。试验结果表明，单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁中产生的反射行为与其内部缺陷存在信号和图像映射关系，据此可以有效实现复合材料拉挤长梁内部缺陷表征与检测及定性定量评估，表面检测盲区达到单个铺层厚度（约0.12 5mm）。该研究为复合材料拉挤长梁提供了一种非常有效的超声表征与评估方法，取得了很好的实际应用效果。关键词：复合材料拉挤长梁；超声；缺陷评估中图分类号：TG115.28文献标志码：A文章编号：10 0 0-6 6 56（2 0 2 3）10-0 0 6 4-0 7Ultrasonic characterization and evaluation of defects in pultrusion composite long beamWANG Song,LIU Feifei”,LIU Songping3,HU Yingcan,YANG Yusen,LI Zhiying”(1.CRRC Qingdao Sifang Co.,Ltd.,Qingdao 266111,China;2.Composites Technology Center,AVIC Manufacturing Technology Institute,Beijing 101300,China;3.AVIC Composite Co.,Ltd.,Beijing 101300,China)Abstract:A method for defect characterization and evaluation using mono-pulse ultrasonic(MU)reflectionbehavior in pultrusion composites beam(PCB)was proposed.Different pultrusion composite specimens weredesigned and prepared.A MU testing system was constructed.The acoustic relationships among time-domainfeatures,image features of MU signal and internal defect behavior of PCBs were investigated.A MU method forcharacterization and evaluation of internal defects of PCBs was established.The experimental results showed thatMU reflections in PCBs had very good time-domain discernable signal relation and image mapping relationship withdefects therein.The internal defects characterization,detection,and qualitatively and quantitatively evaluation ofPCBs can be realized effectively using MU reflections from PCBs.The surface detection dead-zone reached a singleprepreg ply thickness(about 0.125 mm).It provided a very effective ultrasonic characterization and evaluationmethod for PCBs.Good practical application had been obtained.Key words:pultrusion composite beam;ultrasonic;defect evaluation为了减轻轨道车辆质量，提高能源利用率，增加轨道交通车辆舒适性，降低其制造成本，利用复合材收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 3作者简介：王松（19 8 7 一），女，博士，高级工程师，主要从事复合材料的无损检测与评估工作通信作者：刘松平，642023年第45卷第10 期无损检测料及其成形工艺制造轨道交通车辆关键零部件，已成为近年来重要的发展方向。轨道交通车辆中的超长梁已经开始采用碳纤维复合材料拉挤工艺制造，与热压罐或液体成型复合材料结构制造工艺方法不同是，拉挤成型采用了快速固化树脂，挤压过程和固化行为是在局部完成的，纤维的牵引、树脂浸润、加无损检测652023年第45卷第10 期无损检测式复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估松，等：压、固化、拉挤移动时机等需要高度协调互动，在这一复杂拉挤成型过程中，意外因素或工艺细节的偏离可能会引人缺陷，而且缺陷行为和特征又与拉挤工艺密切有关。因此，为了保证复合材料拉挤长梁的质量，进行拉挤工艺优化，首先需要研究和建立反映复合材料拉挤工艺特点的缺陷表征与评价方法，然后，按照产品质量控制要求，对复合材料拉挤长梁进行10 0%无损检测。目前有关复合材料无损检测方面文献报道比较多，包括超声1-3、X射线4、红外5、激光电子散斑（ESPI）6 、高频脉冲涡流7、微波8 等方法。然而，这些研究没有涉及复合材料拉挤长梁内部缺陷无损检测与评估。从检测原理上看，红外、ESPI、涡流、微波等检测方法不适用于复合材料拉挤长梁缺陷准确表征与评估及检测，X射线检测需要专门的辐射防护，也不适用于复合材料超长结构的全覆盖无损检测。相比而言，超声检测是一种比较可行的检测方法，因为复合材料超声评估与超声波在其内部的传播行为密切有关9，复合材料拉挤长梁内部细节变化（如挤压层)及缺陷的存在会改变入射声波在其内部的传播行为，基于此变化可以进行复合材料拉挤长梁缺陷表征与评估10-12 。但该方法需要针对复合材料拉挤长梁的特点，研究建立相应的缺陷表征与超声评估方法。在绝大部分情况下，需要采用超声反射法才能实现复合材料结构（如超长梁)的检测，这就对超声检测的分辨率和表面检测盲区提出了非常高的要求，因此，超声反射法检测分辨率和表面缺陷检出能力一直是复合材料检测领域广受关注的技术问题13-14针对复合材料拉挤长梁特征、成型工艺特点以及拉挤造成的表面不平整状态和缺陷，开展了基于单脉冲超声波在复合材料拉挤长梁结构中产生反射行为的缺陷表征与评估方法。试验结果表明，采用超声反射法可以得到高质量的时域可分辨回波信号，显著改善了人射声波在拉挤长梁中形成的超声信号时域的可分辨性，有利于提高复合材料拉挤长梁缺陷检出和定性定量能力；通过超声信号的时域特征及其成像特征可以有效地进行复合材料拉挤长梁中缺陷表征与识别及评估；表面检测盲区达到1个复合材料铺层厚度（约0.125mm）；检出缺陷大小偏差，最大不超过1mm，为复合材料拉挤长梁提供了一种有效的缺陷检测与评估方法。1超声检测和试验系统1.1超声检测复合材料拉挤长梁单脉冲超声检测方法示意如图1所示，图中，u表示人射声波；ur表示拉挤长梁表面反射声波；ub表示拉挤长梁底面反射声波；ud表示拉挤长梁内部缺陷反射声波。采用超声反射法，利用探头向被检测复合材料拉挤长梁发射单脉冲周期超声波，此超声通过耦合介质水，传播到复合材料拉挤长梁表面，并与长梁表面相互作用后，在其内部形成反射声波u=u，i=1,2,n，由于=1u是来自蒙皮-加强筋接头区内部材料对u；的弹性响应，当复合材料拉挤长梁内部的微结构、层间界面结合行为发生变化或者出现缺陷时，会影响复合材料拉挤长梁对u；的弹性响应，当这种弹性响应足够明显时，就会引起显著的声波反射行为，进而在复合材料拉挤长梁形成u，经探头压电转换为对应的脉冲回波信号,=，如果能够使每个脉冲回i=0波信号在时域上可分辨，就可确定发生弹性响应变化的区域和位置，进而用于拉挤长梁缺陷的表征与评估。影响时域可分辨行为的因素主要有：的脉冲回波信号响应宽度；构成的单个脉冲回波信号的宽度；构成的脉冲个数，即脉冲周期数。对于垂直人射超声纵波检测，采用单脉冲超声技术可以显著改善超声反射法表面检测盲区和纵向分辨率15-16 。在单脉冲超声条件下，当缺陷面积小于探头声束面积时，来自复合材料拉挤长梁的超声回波信号可以表示为3U.=2u=ur+Ua+u(1)i=0:01=Uf,03FUb式（1)中的U反映人射声波在复合材料拉挤长梁表面的耦合效果，U与拉挤长梁内部缺陷有关，U反映长梁底面的超声波大小，与长梁是否存在缺陷、缺陷类型、长梁内部声衰减特性等有关。利用式（1)中超声信号之间的时域关系，可以确定检出缺陷的深度位置和拉挤长梁的局部厚度分布。在单脉冲条件下，可以提取到来自不同复合材料层可能存在缺陷的超声反射信号15-16 ，从而实现拉挤长梁缺陷的准确表征和评估。无损检测2023年第45卷第10 期66复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估松，等成像显示及存储计算机超声发射/接收信号处理1晶片探头扫描单元水膜拉挤！长梁拉挤长梁11u=u,+u.+u,(a）内部传播过程(b）超声检测系统构成图1复合材料拉挤长梁单脉冲超声检测方法示意1.2超声系统采用刘松平等研制的超声扫描成像检测系统和MUT-1型复合材料检测仪器17 ，构建复合材料拉挤长梁超声检测试验系统，其基本组成如图1(b)所示。使用FJ-1和FJ-2高分辨率复合材料超声探头（焦点约0.8 mm，焦距为50 mm，频率为5MHz），采用水膜耦合和喷水耦合方式，可进行不同场景的复合材料拉挤长梁的超声检测。利用MUT-1型复合材料检测仪器对拉挤长梁试样进行扫查，获取试样中与每个检测位置点对应的超声特征信号及实际位置，构建基于单脉冲超声回波信号特征的拉挤长梁缺陷表征与评估方法。1.3试样为了利用单脉冲超声行为进行复合材料蒙皮加强筋界面缺陷的超声表征与评估，设计了3类复合材料试样。第一组试样（1#）为复合材料平板试样，模拟复合材料拉挤长梁中蒙皮区分层，在该试样中，分别在距离上（近表面第1个铺层和第2 个铺层界面之间）、下表面第一个铺层深度位置（近底面第1个铺层和第2 个铺层界面之间，即近表面第39 个铺层和第40 个铺层界面之间）和二分之一深度位置（即近表面第19 个铺层和第2 0 个铺层界面之间）预置有3mm的分层，以验证在单脉冲条件下的超声波表面检测盲区极限和不同深度分层的检出能力。复合材料1#试样及缺陷分布如图2 所示，图中C1缺陷为位于试样近表面第一至第二铺层界面的分层；C2缺陷为位于试样二分之一厚度处（对应第19 20铺层界面位置）的分层；C3缺陷为位于试样近底面（对应第39 40 铺层界面位置）第一至第二铺层界面的分层。试样厚度约5mm（40 个预浸料铺层），试样的尺寸为150 mm100mm（长宽）。该试样主要用于分析和验证单脉冲超声波在不同深度位置的缺陷周围产生回波信号的时域可分辨性和缺陷的检出能力！：1111CC2C3一一：-11一：1图2复合材料1#试样及缺陷分布第二组试样（2#，3#）为典型的复合材料拉挤长梁制件，长梁的截面形状如图1（b)所示，长梁的实际厚度为7.5 9.5mm，长度分别为1.2 m和2 m，在复合材料拉挤长梁内部没有预置缺陷。该组试样主要用于验证所建立的单脉冲超声方法对实际复合材料拉挤长梁内部缺陷表征与评估的检测效果，得到长梁内部实际工艺缺陷及其对应的单脉冲超声信号特征，以便建立面向实际复合材料拉挤长梁成型工艺的单脉冲超声表征与评估方法及缺陷判据。1.4试验方法采用图1所示的单脉冲超声纵波方法和超声系统，针对1#，2#，3#试样，将探头放置在复合材料1#试样一侧进行单脉冲超声A扫描检测试验，记录来自1#试样中好区和不同深度缺陷区的单周脉冲超声回波特征信号，分析其时域行为和不同深度分层的检出能力，确定最佳的超声A扫描试验参数。然后，利用此试验参数，分别对复合材料拉挤长梁2，3#试样进行单周脉冲超声A扫描和超声断面成像（B扫描）检测分析，分析单脉冲超声回波信号和B扫描成像特征所展现的规律，验证超声检测结果，进行复合材料拉挤长梁中的分层、树脂区、微气孔、孔隙表征与评估及识别。2试验结果与分析2.1不同深度分层的超声反射行为1#试样的单脉冲超声波A扫描回波信号及其时域特征如图3所示（u为来自试样表面声波反射，b为来自试样底面声波反射，为的二次反射，Ucl、U 2、U e 3分别为来自分层C1、C2 和C3的无损检测672023年第45卷第10 期无损检测复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估松，等：1816(a)1412(b)1086()42(d)020246810时间/s图31#试样的单脉冲超声波A扫描回波信号及其时域特征声波反射，来自 的二次反射），其中：图3(a)为1#试样中1/2 深度（2 0 个铺层厚度，约2.5mm)的分层(C2分层）的单脉冲超声回波信号；图3(b)为1#试样中深度为距离试样底面单个铺层厚度(0.125mm)的分层（C3分层）的单脉冲超声回波信号r；图3（c）为1#试样中深度为单个铺层厚度(0.125mm）的分层（C1分层）的单脉冲超声回波信号；图3（d)为1#试样中好区的单脉冲超声回波信号Ur。从图3(d)中可以看出：人射声波u；在1#试样中形成了非常清晰，且幅值足够大的回波信号Ur，包括uU以及b，且没有出现其他的额外声波信号，这表明，人射声波在1#试样内部具有很好的穿透行为；从，的时域特性可以非常清晰地看出，U和b具有非常好的单周特性，用lN1，t0.26s,Up 4.51 V)、U b /(N 1,t r 0.34S,Up3.19V,tb-o3.22s)表示Vt和b的时域特性，其中p为Ur和的峰峰幅值，N为Ur和Ub的周期数;tT为回波信号脉冲宽度;tb-。为底波与界波之间的时间差；Up的时域宽度（0.34s)比 的时域宽度（0.2 6 s)明显要宽，这主要来是受了波在复合材料中频散现象的影响。利用tb-。3.22s和1#试样的厚度（约5mm），可以得出单脉冲超声在复合材料中的传播速度约为310 6 ms-1。从图3(c)中可以看出：当分层(C1)出现在近表面第1和第2 个铺层界面时，来自分层的单脉冲超声信号在时域上仍然清晰可分辨，如cl所标示的回波信号所示。仍然可见，同样也具有很好的时域单周行为，l(N1,t 0.44s，Up0.61 V,tbo3.22s),但相比图3(d)中的b，其幅值明显减小，约减小14dB。l（N1，t0.22S,p4.7 6 V)附近出现了el,因为el与f之间仅相差一个复合材料铺层（约0.12 5mm，即0.0 8 s)，所以cl与 r在时域上非常紧贴,甚至难以确定cl与r之间的tel-o，进而难以估测分层的深度。不过，这完全不影响对近表面第1和第2个铺层界面之间的分层（C1)的判别，也没有改变其时域单周特性。从图3(b)中可以看出：当分层(C3)出现在近底表面第1和第2 个铺层界面时，来自分层C3的单脉冲超声信号在时域上清晰可分辨，如3所标示的回波信号所示，此时有al(N1,t 0.2 2 s，p 1.65V,te3-03.12 s)，t e 3-0 为C3分层与试样表面信号波间的时间差；b消失；相比图3（d)中的Ur，此处的幅值有轻微下降，但其他时域特性未出现明显变化，即此时有rlN1,t 0.2 4s，Up4.37 V);根据 tbo(3.22 s)和 te-o(3.12 s)以及所测量的声速(310 6 ms-1），分层距离1#试样底面的深度约为0.155mm，约合1.2 4个铺层，非常接近单个复合材料的标称厚度0.12 5mm。从图3(a)中可以看出：当分层（C2)出现在1#试样1/2 深度位置时，来自分层的单脉冲超声信号和部分来自试样底面的在时域上清晰可分辨，如图中和Ub所标示的回波信号所示，此时有 2 l(N1,t0.20S,p3.72V,t2-01.54s,Ub/(N1,tr0.40 s,Up1.04V,tb-o3.18 s)，t c 2-。为C2分层和试样表面信号回波之间的时间差，和b在时域上相差tb-21.54s;相比图3(d)中的b（p 3.19 V)，此处Ub（p p 1.0 4V)明显减小，这是因为大部分声波在分层C2处产生了反射；，时域特性与图3(b)，(c),(d)中的完全一致,且rl(N1,t 0.2 6 s,Up4.45V)几乎与图3(d)中的t相同；根据t2-o(1.54s)以及所测量的声速(310 6 ms-1)可得分层C2距离1#试样表面的深度约为2.39 2 mm，约合19.132 个铺层，与实际预置的分层深度（19 个铺层)仅相差约0.132 个铺层。因此，在单周超声波条件下，可以准确地确定检出分层所在的铺层位置，这对准确找出分层产生原因、进行工艺优化和分析分层对结构的力学性能影响等都具有指导作用；根据tb-o（3.18 s），可以得到b距离试样表面约4.939mm，约合39.50 8 个铺层，与3#试样的40 个铺层厚度仅相差0.49 2 个铺层。结合Ub中的t（0.40s)及其波形特征可知b是来自试样底面的反射，而不是的二次反射。因此，利用单脉冲超声技术可以帮助确定检出缺陷的深度和判别来自缺无损检测2023年第45卷第10 期68复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估松，陷的多次反射行为，非常有利于提高缺陷检测准确性。图3中结果还表明，来自分层的单脉冲超声信号的相位与相同,与U相反，而且来自分层的单脉冲超声信号的tT要比来自试样底面超声信号tT小0.140.2 4s，可见在单周超声波条件下，可以根据超声信号的时域宽度判别是来自近底面的分层还是底面反射，从而为近底面缺陷的可靠检出提供了一种有效识别机制。因此，利用单周超声技术不仅可以实现近表面和近底面一个铺层深度分层的准确检出，还可以准确给出实际分层所在的铺层深度，其最大偏差为0.492个铺层，最小偏差为0.132 个铺层，均小于1个铺层，有利于确定缺陷所在的铺层位置。这将非常有利于揭示超声波在复合材料拉挤长梁中的反射行为，进行不同深度缺陷的准确检出和拉挤工艺的优化。2.2拉挤长梁中超声反射行为与信号特征来自实际复合材料拉挤制件的典型超声回波信号如图4所示，其中，图4（a)为拉挤长梁2 制件的典型超声回波信号，图4（b），（c）为来自拉挤长梁3#制件中不同位置的典型超声回波信号。从图4中的可以清晰地看出，尽管实际复合材料拉挤长梁表面出现了凹凸不平的情况，但采用所提超声检测系统和耦合方法，可以在拉挤长梁表面形成稳定的声波耦合状态，这可以从图4中的变化得到验证，例如，图4（a）中的r14.4d B,图4（b）中的Ur14.4dB，图4(c)中的 14.8 dB，可见其变化约为0.8 dB，属于稳定的信号变化效果。从图4可以看出，入射声波在复合材料拉挤长梁的底面均形成了底面反射，如图4中所指示的回波信号所示，但Ub的大小有所变化，图4(a)中b一4.2 dB,图4(b)中U5.1 d B,图 4(c)中3.7 dB,这与拉挤长梁内部产生的声波反射有关，显然，在图161412a108(b)642C021123456789时间/ms图4复合材料拉挤长梁2 和3#制制件的回波信号U4(b)中来自拉挤长梁内部的声波反射信号p比图4(a)中和图4(c)中p都要明显，导致图4(b)中U最小。图4的与图3中a明显不同，表明p不是来自拉挤长梁内部的分层声波反射。而图4中Ub则与图3中Ub特征非常一致，表明利用的特征和变化规律，可以揭示复合材料拉挤长梁内部反射行为，进而构建缺陷识别方法。此外，利用图4中的和的时域特性还可以确定拉挤长梁各个位置的局部厚度，对应图4(a）中2#制件的厚度约为7.36 mm（t b-t 2.37 s），对应图4(b），（c)中3#制件厚度约为8.9 5mm(tb-r2.88s)和8.8 7 mm(tb-f2.8 6 s），可见，即使是采取同样的拉挤工艺，在拉挤长梁的不同位置，其厚度也存在一定波动，采用所提超声方法可以准确地得到拉挤长梁每个位置的局部厚度分布，非常有利于拉挤工艺优化，2.3微气孔与孔隙的超声反射行为与判别一组来自实际复合材料拉挤长梁3#制件中不同检测位置的典型超声回波信号，如图5所示，图中，UUb所指示的回波信号分别来自拉挤长梁表面和底面声波反射；，指示的回波信号来自拉挤长梁内部声波反射。其中，图5（a)为拉挤长梁3制件的不同深度微气孔的典型超声回波信号，可以清晰地看出不同深度微气孔产生的声波反射信号，如U，所指示的回波信号，而且此时，不同深度微气孔的存在使得声波不能到达3#制件的底部，进而导致Ub消失；相比图5(a)，图5（b)中最大的不同是，在附近和3#制件内部出现了两个微气孔反射回波信号，而且，此时b仍然存在，这表明当拉挤长梁内部微气孔较少时，人射声波仍然可以传播到拉挤长梁底部，形成反射声波；同样的情况还出现在图5(b)中的r特征变化上，图中来自不同深度的微气孔的变弱，因此，b比图5(b)中更明显；根据p的分布和大小变化特征，可以看出图5(d)中除了来2018(a)161412(b)108(c)642(d)0-20123456789时间/us图5复合材料拉挤长梁3制件不同位置的回波信号U无损检测692023年第45卷第10 期无损检测复合材料拉挤长染缺的超声表征与评估IDT松，等自单个近表面微气孔形成的 外，没有出现其他明显的声波反射信号。因此，利用和变化特征可以进行拉挤长梁内部微气孔的识别。针对图5中微气孔，通常将其视为复合材料孔隙，利用孔隙含量进行量化评估172.4孔隙和树脂区及分层超声反射行为与识别一组来自实际复合材料3#拉挤制件中不同检测位置的典型超声回波信号，如图6 所示，在图6(a)中除了看到来自3#制件内部微气孔的超声回波信号外，还可以看到其内部树脂区的声波反射信号。，其中U和。的时域主要体现在相位和波形及幅值的变化上15-16 ，同时，当孔隙含量不高（或孔隙不严重）时会出现 b。1614(a)12108(b)642(C)0-20123456789时间/us图6复合材料拉挤长梁3#制件不同位置的回波信号，来自复合材料3#制件中检出分层位置的如图6(b），（c)所示，图中r，b，p 同图5中所描述；U。所指示的回波信号来自拉挤长梁内部树脂区声波反射。与图4,5和图6(a)显著的区别是，除了出现和。外，还出现了来自检出分层的声波反射信号 d，不难发现，此时来自实际分层的回波信号特征与图3中的分层信号特征非常一致。此外，在U的信号特征上，当长梁内部出现分层时b会消失，这是分层的存在会导致入射声波不能传播到长梁底部。但此时，出现在分层前边的孔隙和树脂区的反射仍然可见，如图6(b）、（c)中和所指示的信号。因此，利用d，p，U e，b 变化特征可以进行长梁内部孔隙、分层、树脂区的识别。2.5拉挤长梁超声断面成像与缺陷判别通过对来自复合材料拉挤长梁中不同位置的超声回波信号进行重构，可以进一步揭示其内部孔隙、分层、树脂区在深度方向的分布特征。来自复合材料2#拉挤长梁的断面超声成像（B扫描)结果如图7 所示。从图7 中的灰度分布可以清晰地看出，来自2#拉挤长梁表面和底面，如图中和所指示的水平白色灰度带区，表面入射声波在2#拉挤长0.01.29.6051015202530354045505560探头扫描位置/mm图7复合材料2#拉挤长梁的断面超声成像结果梁内部经过传播后，在其底面形成了明显的反射声波，尽管此时，在r和b之间出现了大量的白色灰度显示p，如图中白色箭头所指示的白色短条带区灰度分布，这种白色短条带区灰度反映来自长梁内部孔隙和树脂区的声波反射情况，与图4，5中所对应的信号规律完全一致，只不过图7 中的成像方式更加直观和便于判别。3#拉挤长梁的断面超声成像结果如图8 所示，比较图7 和图8 可以看出，3#拉挤长梁表面质量（即平整性）明显不如2#制件，3#长梁中不同位置的厚度变化明显，因为Ur和Ub所指示的白色灰度条带出现了不同程度的波浪变化，这种变化反映了拉挤长梁的厚度变化。复合材料3#拉挤长梁另一位置的断面超声成像结果如图9 所示，可以看出，除了所指示的白色灰度条带区可以揭示3#长梁表面平整性质量明显不如2拉挤长梁的外，图中没有出现反映拉挤长梁底面的成像灰度，这表明在该位置区，3#拉挤长梁内部存在明显的分层、气孔等缺陷，导致人射声波不能传播到拉挤长梁底面，这可从图中白色箭头所指示的水平白色灰度短条带看出，在3#拉挤长梁内部出现了大量的缺陷反射。这与图6（b），（c)中所展示的缺陷信号a完全一致，即当拉挤长梁内部存在分层和0.01.2486.07.28.49.6051015202530354045505560探头扫描位置/mm图8复合材料3拉挤长梁的断面超声成像结果一无损检测2023年第45卷第10 期70复合材料拉挤长梁缺陷的超声表征与评估松，等：0.01.22.43.6486.07.28.49.6051015202530354045505560探头扫描位置/mm图9复合材料3#拉挤长梁的断面超声成像结果二（存在明显分层和孔隙时）严重孔隙时，除了对应的b（信号和图像）特征消失外，还会在拉挤长梁内部产生大量的白色灰度指示，从而可以直接根据成像显示特征进行缺陷判别和确定其在厚度方向的分布。图7 8，9 中 所指示的灰度对应拉挤长梁的表面，Ub所指示的灰度对应拉挤长梁的底面，p所指示的灰度对应其内部（孔隙和树脂区）反射。3结论在垂直纵波条件下，利用单脉冲超声波与复合材料拉挤长梁相互作用产生的反射行为，可以获得高质量回波信号，在此条件下，人射声波在拉挤长梁中微气孔、孔隙、分层、树脂区周围产生的回波信号具有不同的幅值、相位、波形等时域特征，依据这些时域信号特征及其变化，可以有效进行复合材料拉挤长梁内部缺陷表征、识别和准确定性定量评估。超声检测结果表明，在单脉冲超声条件下，超声检测表面和底面盲区可以达到单个铺层厚度（0.12 5m m），利用超声回波信号时域变化可以得到被检测拉挤长梁的局部厚度变化，利用超声断面成像可以直观地得到拉挤长梁内部缺陷在厚度方向上的分布，二者结合，可以较好地实现复合材料拉挤长梁内部缺陷表征与识别及检测，目前已经得到了较好地实际应用。参考文献：1KERSEMANSM,MARTENSA,VAN DENABEELE K,et al.Detection and localization 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