GB/T 46910.1-2025 无损检测 树脂基复合材料制件的声振检测 第1部分：敲击法

　　ICS 19. 100 CCS J 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 46910. 1—2025

　　无损检测 树脂基复合材料制件的声振检测 第 1 部分:敲击法

　　Non-destructivetesting—Acousticvibration testing ofresin matrix composite

　　parts—Part1:Tap testing

　　2025-12-31发布 2025-12-31实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 46910. 1—2025

　　目 次

　　前言 Ⅲ

　　引言 Ⅳ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 方法原理 2

　　5 通用要求 3

　　6 检测步骤 4

　　7 检测记录与报告 7

　　附录 A (资料性) 敲击锤设计 9

　　附录 B (资料性) 人工不连续制作方法 10

　　附录 C (资料性) 功能核查试块设计 13

　　参考文献 14

　　Ⅰ

　　GB/T 46910. 1—2025

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1. 1—2020《标准化工作导则 第 1部分 :标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T 46910《无损检测 树脂基复合材料制件的声振检测》的第 1 部分 。 GB/T 46910已经发布了以下部分 :

　　— 第 1部分 :敲击法 ;

　　— 第 2部分 :机械阻抗法 。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利 。本文件的发布机构不承担识别专利的责任 。

　　本文件由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)提出并归 口 。

　　本文件起草单位 :上海飞机制造有限公司 、上海材料研究所有限公司 、航天材料及工艺研究所 、中国商用飞机有限责任公司 、上海复合材料科技有限公司 、山东省特种设备检验研究院集团有限公司 。

　　本文件主要起草人 :姜丽 萍 、蒋 建 生 、肖 鹏 、吴 时 红 、袁 宇 慧 、丁 杰 、张 冬 梅 、盛 涛 、楚 琦 琦 、郭 相 吉 、张颖 、韩丽娜 、张号 、王晓蕾 。

　　Ⅲ

　　GB/T 46910. 1—2025

　　引 言

　　声振检测是把受检件作为振动基体 ,采用外力使它振动 ,通过测试并分析其声频 、振动阻抗或持力时间等振动特性的变化 ,实现无损检测的方法 。声振检测是层合结构 、板/板胶接结构 、夹层结构等树脂基复合材料制件中的分层 、脱粘等缺欠的有效检测方法 ,在树脂基复合材料制件的制造 、装配 、修理 、服役等全生命周期得到广泛应用 。

　　GB/T 46910 旨在指导树脂基复合材料制件声振检测的操作实施 ,充分发挥声振检测的技术优势 ,为各行业树脂基复合材料产品质量提供高效可靠的无损检测技术保障 , 同时促进无损检测交流以及技术合作 。

　　根据激励接及收方式不同 ,树脂基复合材料制件的声振检测可分为两类 。 GB/T 46910拟由 2 个部分组成 。

　　— 第 1部分 :敲击法 。 目的在于给出树脂基复合材料制件的敲击检测方法 。

　　— 第 2部分 :机械阻抗法 。 目的在于给出树脂基复合材料制件的机械阻抗检测方法 。

　　本文件是 GB/T 46910的第 1部分 ,规范树脂基复合材料制件敲击检测的设备 、技术要求及评价方法等要求 ,指导树脂基复合材料制件敲击检测的实践 。

　　Ⅳ

　　GB/T 46910. 1—2025

　　无损检测 树脂基复合材料制件的声振

　　检测 第 1 部分:敲击法

　　1 范围

　　本文件描述了基于声振检测的树脂基复合材料制件内部质量的敲击检测方法 ,规定了敲击检测的通用要求 、检测步骤 、检测记录与报告等要求 。

　　本文件适用于碳纤维 、玻璃纤维和混夹纤维材料的层合结构 、板/板胶接结构 、夹层结构等树脂基复合材料制件的分层或脱粘的敲击检测 。

　　本文件不适用于分层或脱粘埋藏深度不大于 2 mm 制件的敲击检测 。其他材料 、厚度或结构等制件的敲击检测参照执行 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款 。其中 , 注 日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ;不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单) 适用于本文件 。

　　GB/T 20737 无损检测 通用术语和定义

　　GB/T 44525 无损检测 超声检测 树脂基复合材料制件对比试块规范

　　3 术语和定义

　　GB/T 20737界定的术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　声振检测 acousticvibration testing

　　通过激励受检件振动检测制件质量的无损检测方法 。

　　3.2

　　敲击检测 tap testing

　　通过机械敲击方式激励受检件振动 ,检测制件质量的无损检测方法 。

　　3.3

　　持力时间 duration ofcontactforce

　　锤头敲击激励时 ,从接触到脱离受检件表面的持续时间 。

　　3.4

　　声功率谱 sound powerspectrum

　　表征声信号在不同频率上的能量分布 。

　　注 : 通常以频率为横坐标 、功率或能量密度为纵坐标的曲线表示 ,反映了信号中各频率成分的强度 ;重心频率(3. 5)是基于功率谱计算 ,二者常结合使用 ,先通过功率谱识别异常频段 ,再用重心频率量化变化 。

　　3.5

　　重心频率 gravity frequency

　　反映信号能量分布的重心位置的频率 。

　　注 : 信号频谱的加权平均频率 ,描述信号频谱的中心位置 ,重心频率较高 ,说明信号的高频成分较多 。

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　　4 方法原理

　　敲击检测是声振检测方法的一种 ,其采用敲击锤等工具敲击激励受检件振动 ,通过分析振动过程中的声频或持力时间等特征信息 ,检测制件质量 。声频一般通过声传感器采集 , 当受检件存在缺欠时 ,声音的声功率谱发生变化 ,相对于良好区 ,其重心频率等特征值更低 ,声功率谱曲线见图 1;持力时间则是通过力传感器或加速度传感器采集 ,当受检件存在缺欠时 ,相对于良好区 ,持力时间更长 ,持力时间曲线见图 2。

　　标引说明 :

　　1 — 良好区 ;

　　2 — 缺欠区 ;

　　f — 频率 ,单位为赫兹(Hz) ;

　　P — 功率 ,单位为分贝每赫兹(dB/Hz) 。

　　图 1 声功率谱曲线示意图

　　标引说明 :

　　1 — 良好区 ;

　　2 — 缺欠区 ;

　　t — 时间 ,单位为秒(s) ;

　　F — 力 ,单位为牛(N) 。

　　图 2 持力时间曲线示意图

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　　5 通用要求

　　5. 1 环境

　　检测现场不应存在影响检测的强磁 、震动 、高频电声信号 ,并应远离腐蚀性气体 。

　　采用声频分析敲击检测设备(见 5. 2. 2)时 ,其环境噪声不宜大于 55dB,使声传感器可清晰分辨检测过程中的频率特征值变化 ,宜采用对比试块验证 。

　　5.2 设备

　　5.2. 1 分类

　　根据采集分析的物理量的不同 ,敲击检测设备分为声频分析敲击检测设备和持力时间分析敲击检测设备 。

　　5.2.2 声频分析敲击检测设备

　　声频分析敲击检测设备主要由敲击锤 、声传感器等组成 ,可采集声音并分析频率特征值的差异 、显示并存储数据 ,宜具备报警功能 。

　　具备条件时 ,声频分析敲击检测设备可与机械扫查系统组成(半) 自动声频分析敲击检测系统 。

　　敲击锤宜采用铝 、塑料等轻质材料制造 ,形式结构见附录 A。敲击锤锤头宜为实心 ,且表面光滑 ,并定期进行外观检查 ,应无变形 、凹坑等可能造成受检件损伤的外观损伤 。根据受检件的材料 、结构特征和检测要求 ,选择相应的敲击锤 。

　　声传感器 的 自 由 场 频 率 响 应 范 围 应 覆 盖 50 Hz~ 10 kHz, 自 由 场 灵 敏 度 允 差 不 应 大 于 ± 3 dB。 GB/T 14198或等效文件给出了测试方法 。

　　5.2.3 持力时间分析敲击检测设备

　　持力时间分析敲击检测设备主要由锤头 、驱动模块 、显示屏等组成 ,可调节敲击频率 、采集持力时间并分析 、显示检测数据 、数据存储 ,宜具备报警功能 。

　　具备条件时 ,持力时间分析敲击检测设备可与机械扫查系统组成(半) 自动持力时间分析敲击检测系统 。

　　锤头宜采用塑料等轻质材料制造 ,且锤头表面光滑 ,并定期进行外观检查 ,应无变形 、凹坑等可能造成受检件损伤的外观损伤 。

　　敲击频率范围应覆盖 2 Hz~ 8 Hz,采样平均次数应覆盖 2 次 ~ 8次 。

　　5.2.4 核查

　　敲击检测设备应使用功能核查试块(见 5. 4)定期进行性能核查 ,每年不宜少于 1 次 。 当设备在首次使用或经可能影响其性能的修理后 ,或其工作不正常时 ,应及时进行核查 。

　　使用功能核查试块按以下步骤进行性能核查 :

　　a) 将敲击检测设备置于功能核查试块的最大厚度阶梯的核查面上 ,调节检测参数并记录检测数据 ,作为核查基准 ;

　　b) 将敲击检测设备从功能核查试块的最大厚度阶梯缓慢移动至最小厚度阶梯 ,依次通过中间厚度阶梯时 ,应显示不同的检测数据 ;

　　c) 若核查过程中 ,敲击检测设备未能识别出功能核查试块上不同区域的差异 ,可重新调整检测参数 ,并重新核查 ;若调整检测参数后仍未能识别差异 ,则该设备不能使用 ,应对设备进行修理或

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　　更换 ;

　　d) 以首次使用验收的核查数据为基础数据 ,通过对比核查数据与基础数据 ,确定设备是否通过性能核查 。

　　5.3 对比试块

　　5.3. 1 材料和结构

　　对比试块的材料和结构应与受检件相同或相近 。对比试块可为简化的试样(板 、筒等) ,也可为受检件或受检件某个部位的复制品 。根据对比试块结构的不同 ,可分为以下类型 :

　　a) 复合材料层合结构对比试块 ;

　　b) 复合材料板/板胶接结构对比试块 ,包括树脂基复合材料层合板间 ,或树脂基复合材料层合板与其他材料粘合等类型 ;

　　c) 复合材料夹层结构对比试块 ,包括树脂基复合材料为面板与蜂窝 、波纹或泡沫材料为芯材等类型 。

　　5.3.2 外形与尺寸

　　对比试块尺寸宜大 于 100 mm × 100 mm , 对 比 试 块 厚 度 与 受 检 件 同 结 构 的 厚 度 差 异 , 宜 控 制 在10%以内 。

　　对比试块的曲率半径与受检件的被检区域曲率半径差异 ,宜控制在 10%以内 。

　　5.3.3 人工不连续

　　对比试块中的人工不连续应模拟分层或脱粘 。

　　人工不连续的尺寸应至少包括要求检出的最小缺欠尺寸 ,制作方法见附录 B。

　　在同一个对比试块中 ,应使人工不连续之间及人工不连续与对比试块边缘具有一定距离 ,确保人工不连续的指示之间互不影响 。

　　5.3.4 检测与核查

　　首次完成制作的对比试块宜采用超声 、射线等方法进行验证 ,确认人工不连续的形状 、平面位置 、深度等信息 。应采用敲击检测方法对对比试块有效性进行检测 ,获得的检测结果作为首次数据 。

　　对比试块应定期核查 ,每年不宜少于 1 次 ,可根据对比试块材料(或结构) 的稳定性 、对比试块的使用频率和保存环境等因素合理地确定核查周期 。 当核查结果与首次数据出现差异时 ,应予以记录 ,并按对比试块制作后的首次检测要求进行检测 ,给出是否可继续使用的结论和修正使用的结果 。

　　5.3.5 其他

　　对比试块的标记 、使用和质量控制应符合 GB/T 44525的规定 。

　　5.4 功能核查试块

　　功能核查试块为阶梯试块 ,设计见附录 C。

　　功能核查试块在使用前 ,应进行外观核查 ,不应有变形 、破损等损伤 。

　　6 检测步骤

　　6. 1 检测工艺规程

　　应根据受检件的结构 、检测要求和技术适应性 ,确定检测方式 ,按本文件的要求制定检测工艺规程 ,

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　　并根据具体的受检件编制专用的检测工艺卡(图表) 。检测工艺规程应至少包括以下内容 :

　　a) 检测工艺规程的编号 、编制 日期和修改日期 ;

　　b) 适用范围 ;

　　c) 依据的文件及验收要求 ;

　　d) 受检件情况 ,如名称 、材料 、成型工艺方法等 ;

　　e) 检测设备与器材 ;

　　f) 检测参数 ;

　　g) 缺欠的评定方法 ;

　　h) 编制人员和批准人员 。

　　6.2 检测前准备

　　6.2. 1 检测区域

　　根据检测技术要求 ,确定检测区域与检测面 。对于一次不能完成检测或存在结构变化的区域应进行分区标识 。

　　6.2.2 表面清洁

　　敲击检测前 ,妨碍检测的任何表面附着物均应在检测前去除 。如不能去除导致无法检测 ,应对该部位标识和记录 。

　　6.2.3 表面保护

　　针对有特殊防护要求的受检件 ,可在受检件表面贴覆清洁的聚酰亚胺(聚酯)塑料薄膜 、硫酸纸或其他塑料薄膜 ,薄膜厚度范围宜为 0. 05 mm~0. 1 mm。若使用薄膜 ,应通过对比试块验证不影响缺欠检出能力 ,并在工艺文件中予以说明 。

　　6.3 灵敏度调节

　　6.3. 1 对比试块法

　　根据受检件的质量控制要求和结构特征 ,采用相应的对比试块按以下方法进行调节 :

　　a) 采用声频分析敲击检测设备时 ,在对比试块上 ,用敲击锤分别对良好区与分层或脱粘区进行敲击 ,试验不同的敲击力度 ,确保分辨出要求检出的最小尺寸缺欠和良好区 , 以良好区的重心频率等声频特征值为灵敏度 ,将对比试块上的分层或脱粘边界的重心频率等特征值作为阈值 ;

　　b) 采用持力时间分析敲击检测设备时 ,在对比试块上 ,分别对良好区与分层或脱粘区进行敲击 ,调节敲击频率 、采样平均次数等参数 ,确保分辨出要求检出的最小尺寸缺欠和良好区 , 以良好区的持力时间等数据为灵敏度 ,将对比试块上的分层或脱粘边界的持力时间等数据作为阈值 。

　　6.3.2 本体调节法

　　在受检件上的结构和厚度相同的区域 ,选择不少于 6个区域 ,按以下方法进行调节 :

　　a) 采用声频分析敲击检测设备时 ,敲击选择的区域 ,取重心频率等频率特征值的平均值作为检测灵敏度 ,合同双方共同确定阈值 ,宜将缺欠中心的重心频率等特征值与检测灵敏度的均值作为阈值 ;

　　b) 采用持力时间分析敲击检测设备时 ,敲击选择的区域 ,取持力时间等数据的平均值作为检测灵敏度 ,合同双方共同确定阈值 ,宜将缺欠中心持力时间等数据与检测灵敏度的均值作为阈值 。

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　　6.4 扫查参数设置

　　6.4. 1 扫查方式

　　敲击检测的扫查方式分为栅格扫查(见图 3)或环形扫查(见图 4) ,按以下原则选择扫查方式 :

　　a) 检测区域无结构和厚度变化时 ,宜采用栅格扫查方式进行扫查 ;

　　b) 可见表面损伤周边或修补区时 ,宜采用环形扫查方式进行扫查 。

　　标引符号说明 :

　　A — 待检测区域 ;

　　S — 扫查间距 ;

　　I — 步进间距 。

　　图 3 栅格扫查方式示意图

　　标引符号说明 :

　　A — 待检测区域 ;

　　S — 扫查间距 ;

　　I — 步进间距 。

　　图 4 环形扫查方式示意图

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　　6.4.2 检测间距

　　扫查间距或步进间距根据检测需求确定 ,不应大于要求检出的最小缺欠尺寸的 1/2。

　　6.4.3 扫查速度

　　手动扫查时 ,扫查速度在对比试块上确定 ,所确定的扫查速度应分辨出要求检出的最小尺寸缺欠与良好区的频率特征值或持力时间等数据的差异 。

　　自动扫查时 ,扫查速度应满足公式(1) :

　　v …………………………( 1 )

　　式中 :

　　v — 扫查速度 ,单位为毫米每秒(mm/s) ;

　　φ— 要求检出的最小缺欠尺寸 ,单位为毫米(mm) ;

　　f— 敲击频率 ,单位为赫兹(Hz) ;

　　n — 采样平均次数 。

　　6.5 扫查

　　根据确定的灵敏度 、扫查间距 、扫查速度等检测参数 ,对受检件或其局部进行覆盖性扫查 ,记录异常区域的数据 ,并在检测区域上采用允许的方式进行标识 。

　　6.6 灵敏度复验

　　当出现以下情况之一时 ,应进行检测灵敏度复验 :

　　a) 连续检测过程中 , 间隔不大于 2 h;

　　b) 受检件检测完成后 ;

　　c) 若发现检测灵敏度异常 ,对上一次调节灵敏度后检测的受检件重新检测 。

　　6.7 缺欠确认

　　对扫查过程中发现的异常区域进行定性与确认 ,宜沿圆周向 ,每隔不大于 45°从良好区向缺欠区移动 ,根据门槛值确定缺欠边界 。

　　6. 8 检测结果评定

　　根据确定的缺欠边界 ,沿垂直的两个方向上最大的长和宽作为缺欠的尺寸(或面积) 。

　　缺欠评价应包括(但不限于)尺寸(或面积) 、平面位置等基本信息 ,必要时辅以其他无损检测方法进行补充验证 。

　　7 检测记录与报告

　　7. 1 检测记录

　　检测记录应至少包括以下内容 :

　　a) 委托单位 ;

　　b) 受检件名称 、图号 、批号及数量 ;

　　c) 检测工艺卡(图表)编号 ;

　　d) 扫查参数 ;

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　　e) 使用的设备 、对比试块 ;

　　f) 灵敏度及复验情况 ;

　　g) 缺欠的尺寸 、面积及平面位置 ;

　　h) 检测人员及检测 日期 。

　　7.2 检测报告

　　检测报告应至少包括以下内容 :

　　a) 委托单位 ;

　　b) 受检件名称 、图号 、批号及数量 ;

　　c) 验收要求 ;

　　d) 检测工艺卡(图表)的编号 ;

　　e) 评定结论 ;

　　f) 缺陷的尺寸 、面积及平面位置 ;

　　g) 检测人员及报告日期 。

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　　附 录 A (资料性)敲击锤设计

　　敲击锤由锤头 、手持杆 、连接杆等 3部分组成 ,敲击锤尺寸结构见图 A. 1。

　　锤头 、手持杆的材料为铝(2A12) ,连接杆为高强钢丝杆 。

　　锤头为铸件 ,铸件的信息见 GB/T 9438。

　　锤头 、手持杆 、连接杆通过粘接或铆接等方式连接 ,连接后无松动 。

　　单位为毫米

　　标引序号说明 :

　　1— 手持杆 ;

　　2— 连接杆 ,直径为 1. 6 mm;

　　3— 锤头 ;

　　4— 连接孔 ,孔径为 1. 8 mm。

　　图 A. 1 敲击锤尺寸结构图

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　　附 录 B

　　(资料性)

　　人工不连续制作方法

　　B. 1 内埋法

　　B. 1. 1 在对比试块预成型时预置人工不连续 , 以模拟分层和脱粘等缺欠 。人工不连续可为单层或多层的能代表伤的声学特性的材料 ,如聚四氟乙烯薄膜等 ,且单层厚度不大于 0. 15 mm ,人工不连续形状宜为圆形或矩形 ,尺寸公差为 ±10%以内或 ±1 mm 以内(取两者较小值) 。

　　B. 1.2 根据以下模拟缺欠类型确定人工不连续的内埋深度 。

　　a) 对于模拟分层缺欠 。层合板中 ,人工不连续内埋深度位置至少包括上下表面第二层与第三层之间和两中心层之间 ,层合板模拟分层的人工不连续设置见图 B. 1 a) 。若板/板胶接结构的层合板有检测要求 ,其人工不连续深度满足层合板要求 。夹层结构中 ,面板的两中心层之间宜内埋人工不连续 ,人工不连续设置见图 B. 1 b) 。

　　b) 对于模拟脱粘缺欠 。夹层结构和板/板胶接结构的粘合处宜内埋人工不连续 , 同时宜去除人工不连续预置处的胶膜 。夹层结构模拟脱粘的人工不连续设置见图 B. 1 b) 。板/板胶接结构模拟脱粘的人工不连续设置见图 B. 1 c) 。

　　a) 层合板结构 b) 夹层结构

　　c) 板/板胶接结构标引序号说明 :

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　　1— 层合板上表面第二层与第三层之间的人工不连续 ;

　　2— 层合板两中心层之间的人工不连续 ;

　　3— 层合板下表面第二层与第三层之间的人工不连续 ;

　　4— 夹层结构面板两中心层之间人工不连续 ;

　　

　　5— 胶膜 ;

　　6— 夹层结构粘合处的人工不连续 ;

　　7— 板/板胶接结构粘合处的人工不连续 。

　　图 B. 1 内埋法的人工不连续设置

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　　B.2 边缘插片法

　　B.2. 1 在对比试块预成型体的边缘预置金属箔片 ,待预成型体固化后抽出 , 以模拟分层和脱粘等缺欠 。金属箔片厚度不大于 0. 15 mm ,表面宜涂抹多层脱模剂 , 以便固化后抽出 。金属箔片形状宜为长方形或等腰梯形 ,宜将梯形上底边或长方形的短边为人工不连续尺寸 ,尺寸公差为 ±10%以内或 ±1 mm 以内(取两者较小值) 。

　　B.2.2 根据以下模拟缺欠类型确定金属箔片的预置深度 。

　　a) 对于模拟分层缺欠 。层合板中 ,金属箔片预置深度位置至少包括上下表面第二层与第三层之间和两中心层之间 。若板/板胶接结构的层合板有检测要求 ,其人工不连续深度满足层合板要求 。夹层结构中 ,面板的两中心层之间预置金属箔片 。层合板结构模拟分层的人工不连续设置见图 B. 2 a) ,夹层结构模拟分层的人工不连续设置见图 B. 2 b) 。

　　b) 对于模拟脱粘缺欠 。夹层结构和板/板胶接结构的粘合处预置金属箔片 。夹层结构模拟脱粘的人工不连续设置见图 B. 2 b) ,板/板胶接结构模拟脱粘的人工不连续设置见图 B. 2 c) 。

　　a) 层合板结构 b) 夹层结构

　　c) 板/板胶接结构标引序号说明 :

　　1— 层合板上表面第二层与第三层之间的人工不连续 ;

　　2— 层合板两中心层之间的人工不连续 ;

　　3— 层合板下表面第二层与第三层之间的人工不连续 ;

　　4— 夹层结构面板两中心层之间的人工不连续 ;

　　5— 胶膜 ;

　　6— 夹层结构粘合处的人工不连续 ;

　　7— 板/板胶接结构粘合处的人工不连续 。

　　图 B.2 边缘插片法的人工不连续设置

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　　B.3 其他人工不连续

　　经委托方同意后 ,可使用伤替代人工不连续 。此时宜确保伤具有良好的稳定性 、检测结果的可重复性 ,并且与受检件要求检出的最小尺寸缺欠具有可比性 。

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　　附 录 C

　　(资料性)

　　功能核查试块设计

　　功能核查试块尺寸结构见图 C. 1,其材料可为有机玻璃 ,有机玻璃的信息见 GB/T 7134,通过机械加工制造 。

　　单位为毫米

　　标引符号说明 :

　　D — 支撑块厚度 ,D 大于 3. 5 mm ,且该区域不用于功能核查 ;

　　S — 测试面 。

　　图 C. 1 功能核查试块尺寸结构图

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　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 7134 浇铸型工业有机玻璃板材

　　[2] GB/T 9438 铝合金铸件

　　[3] GB/T 14198 传声器通用规范

　　[4] 李家伟 , 陈积懋 . 无损检测手册[M] . 北京 :机械工业出版社 ,2002

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