玻璃纤维增强树脂基复合材料的水浸聚焦超声波成像研究

玻璃纤维增强树脂基复合材料的水浸聚焦超声波成像研究

GFRP，中文名玻璃纤维增强塑料，俗称玻璃钢，是一种有机非金属跟无机非金属复合的塑料基复合材料。

GFRP包含基体和增强体两部分：

1）GFRP的基体是树脂，是一种热固性塑料，同时也是一种有机非金属材料，包含环氧（EP）、酚醛树脂（PF）等，起粘结作用，占总重量的65%－70%。

2）GFRP的增强体是玻璃纤维，起增强作用，是一种无机非金属的人造无机纤维，大致占总重量的30%－35%。

GFRP有很高的抗弯、抗拉、抗压强度。耐盐水、化学物质，不受酸雨、盐及大部分化学物质的环境影响。正常使用，长年不会变质褪色等，无需特别维护。

GFRP物理性能：

抗弯强度	138MPa
弯曲模量	6.2*103MPa
拉伸强度	550MPa
抗压强度	117MPa
比重	1.5-1.8吨/m3

目前，GFRP中气隙，分层，冲击缺陷以及各种物理性能的研究都是采用水浸聚焦超声波成像办法，该检测技术主要是基于如下特点进行的。

声波在GFRP（玻璃纤维增强树脂基复合材料）内部的传播特点：

由于λ(纵波波长)<<hi（单个铺层加树脂的厚度），GFRP层压结构将被入射声波视为层状固体声学介质，入射声波将会在层间界面产生可明显的反射。下图是GFRP内的声波特点。

图1  GFRP内的声波传播特点

利用上面声波的传播特点，可以采用水浸聚焦超声波CT成像技术，多角度对GFRP进行研究。下面给出一个实际案例，供大家参考：

本次研究的玻璃纤维增强树脂基复合材料板实物：

图2  被研究的GFRP样品  

1）本次GFRP样品的底面波成像结果和剖面铺层成像结果：

图3  GFRP冲击缺陷和铺层

2）利用超声波CT成像技术对GFRP每层铺层受到冲击后的影响进行对比研究。下图是从0.8mm到4.2mm深度，每隔0.2mm的切片成像结果比对（排列顺序：从左到右，从上到下）。

图4 GFRP每层铺层冲击后的影响

可见，采用水浸聚焦超声波CT成像技术对GFRP进行研究，与其他无损检测技术对比，有很大的技术优势。希望这个案例对企事业和高校的同行们有参考价值。

如果你需要了解GFRP的水浸聚焦超声波CT成像系统或者技术服务，可以加我的微信号：fuxingsen。