第52卷第2期2023年2月Vol.52No.2February2023光子学报ACTAPHOTONICASINICA0212002‑1基于分布式激光超声的带筋构件R区缺陷检测方法谢玲丽，汪小凯，韩星会，曾研，戴殊同（武汉理工大学汽车工程学院现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，武汉430070）摘要：针对带筋构件R区多类型缺陷的快速检测和精确识别等难题，提出基于分布式激光超声的带筋构件R区缺陷检测和分类识别方法。通过建立有限元模型研究了激光超声在带筋构件中的传播规律及其与R区表面裂纹、近表面气孔等缺陷的相互作用机理，进而设计制作了含典型人工缺陷的6061铝合金带筋构件试样，开展激光超声检测实验。实验获得的缺陷时域信号与B-scan特征图像及仿真结果一致，基于反射与衍射原理实现了对带筋构件R区缺陷定位与定量检测，从而验证了所提分布式激光超声检测方法的可行性，为带筋构件制造缺陷的快速检测和分类识别提供了新思路。关键词：激光光学；分布式激光超声；多类型缺陷；带筋构件；定量检测中图分类号：TN249文献标识码：Adoi：10.3788/gzxb20235202.02120020引言带筋构件具有承载力高、重量轻等特点，普遍应用于航空航天及国防装备等领域，如航天飞机的机身整体壁板、运载火箭燃料贮箱整体壁板、导弹舱体和锥形壳体等［1］。美国生产Ti-6Al-4V钛合金整体隔框锻件用于战机装备［2］；俄罗斯制造的大型整体挤压带筋壁板用于野牛登陆舰船等装备［3］；我国生产了TC11、TC4钛合金带筋锻件用于波音飞机翼芯等航天装备［4］。这些带筋构件结构复杂，筋高宽比大，壁板薄［5］。带筋大型壁板制造方法通常有铣削加工、焊接成形及旋压成形等，制造过程容易产生各类型缺陷，比如在铣削过程中易出现裂纹、划痕等缺陷，焊接成形过程中焊接处易产生气孔、夹杂等缺陷，旋压成形过程中在圆角处易产生断裂、穿筋等缺陷［6］。这些缺陷会严重降低构件的承载能力和疲劳强度，影响相关装备整机的服役性能和服役安全。目前，航空大型带筋构件无损检测技术主要有渗透检测、常规超声检测和射线检测。渗透检测主要用于检测表面裂纹、划痕等缺陷，常规超声检测用于检测内部裂纹、气孔等缺陷，射线检测用于检测内部气孔、夹杂等缺陷，这些检测方法存在接触耦合难、检测效率低、检测信息滞后等问题［7-8］。激光超声检测技术是近年发展起来的无损检测技术，具有复杂结构适应力强、缺陷灵敏度与分辨率高等特点［9］，通过激光辐射材料表面激发出表面波、横波和纵波等超声波来检测材料缺陷。LockheedMar...
