蜂窝结构是上下两层面板和中间的蜂窝芯通过粘接或焊接形成一体的结构，面板和蜂窝芯的几何尺寸、材料等参数随应用场合而变化。由于此结构具有减振隔音、比强度高等优点，广泛用于航空航天、交通运输等领域。在蜂窝结构制造和服役过程中，容易产生脱粘等各种缺陷，严重影响结构的使用性能。目前已有很多方法用于蜂窝结构缺陷检测中，如射线法、超声C扫描法、声阻法、红外成像法、声发射法、激光剪切散斑成像法、导波法等。但上述方法难以同时满足灵敏度高、适应性强、检测效率高等三方面的要求。
中科院噪声与振动重点实验室的刘斌和贾晗等人利用蜂窝结构空间周期性产生的声学带隙特征，提出一种缺陷检测新方法，并研制了相应的检测和扫查装置，实现了蜂窝结构内部脱粘缺陷的快速定位定量检测。
研究人员以钎焊蜂窝结构试样为检测对象，首先采用布洛赫理论计算了蜂窝结构试样的频散曲线，通过对各声传播模式进行分析，发现在41 kHz~48 kHz频带内存在一个弯曲波带隙，此带隙是面板的局域振动模式与结构的弯曲振动模式相互作用形成的。通过自主搭建的检测装置，研究人员测试了蜂窝结构完好区和脱粘区的弯曲波透射谱，证实在41 kHz~48 kHz频带内确实存在一个弯曲波带隙，而在脱粘区，此带隙特征消失，并由此定义了反映损伤程度的损伤指数（DI）。在此基础上对蜂窝结构试样进行扫查，结果表明，本方法可检测到试件中直径20 mm的脱粘缺陷，并对其进行定位。
本文提出的方法可以快速准确地检测到脱粘缺陷，具有较强的适应性，而且不需要复杂的检测装置，信号处理流程简单，受外界环境因素干扰小，因而更适合用于蜂窝结构的现场测试。此外，对于其它具有空间周期性的结构，如栅格结构、波纹管、铁轨等，本方法也有望用于其检测当中。
相关研究成果2022年12月21日在线发表于国际学术期刊Mechanical Systems and Signal Processing。
本研究得到国家自然科学基金项目（No.51805528, No.11974376, No.1210041549）、广东省重点研发计划（No.2020B010190002）和中科院战略先导专项（No.XDC02020400）资助。
图1 基于周期性声学特征分析的蜂窝结构脱粘缺陷检测新方法（图/中科院声学所）
关键词：
蜂窝结构；空间周期性；带隙；脱粘缺陷；无损检测
参考文献:
Yuan Y, Liu B, Jia H, et al. A novel nondestructive testing method for honeycomb structure using acoustic band gap[J]. Mechanical Systems and Signal Processing, 2023,188:110053.DOI: 10.1016/j.ymssp.2022.110053
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0888327022011219