《夹芯结构 缺陷检测 敲击检测方法》

ICSXX.XXX.XX

CCSXXXX

团体标准

T/CSTMXXXXX—202X

夹芯结构缺陷检测敲击检测方法

Defectdetecting

Tappingtestingmethodforsandwichstructure

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXXXX—2023

缺陷检测夹芯结构敲击检测方法

1.范围

本标准规定了夹芯结构敲击检测的技术要求、检测程序、检测记录和检测报告等。

本标准适用于蒙皮厚度不大于2mm的蜂窝夹芯和泡沫夹芯结构中尺寸大于等于25mm的检测面蒙

皮与芯子脱粘以及复合材料夹芯结构中检测面蒙皮分层损伤的检测。复合材料夹芯结构损伤修理质量的

检测可参照执行。

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/T20737无损检测通用术语和定义

GJB5304军用复合材料术语

HB7825复合材料制件无损检测对比试块制作与要求

HB5461金属蜂窝胶接结构缺陷类型及试块

T/CSTM00271.2民用飞机结构在役无损检测对比试块第2部分：复合材料结构对比试块

3.术语和定义

GB/T20737、GJB5304、HB7825、HB5461确立的以及下列术语和定义适用于本标准。

3.1

夹芯结构sandwichstructure

由两侧较薄的蒙皮与中间芯子粘接所构成的一种三明治结构。

3.2

分层delamination

复合材料铺层与铺层之间的分离。

3.3

脱粘debonding

粘接结构在胶接界面处产生的分离。

3.4

对比试块referenceblock

采用与受检部位材质相同或相近材料制成，具有相同的表面状态、结构特征并对所采用检测方法具

有一致的响应特性，其上预制有既定尺寸的人工缺陷的试块。

4.检测方法原理

4.1.概述

敲击检测方法根据损伤判别方式的不同分为声音检测法和局部刚度检测法两种方式。

2

T/CSTMXXXXX—2023

4.2.声音检测方法原理

由检测人员手持硬币、小锤或专用敲击工具，以一定的频率连续均匀的轻轻敲击被测结构表面，利用人

耳听觉或声音采集传感器采集敲击发出的声音信号，并由敲击检测人员根据敲击声音频率的变化来判定结构

内部有无损伤的一种检测方法。当被测件中存在较大损伤时，敲击声音信号的能量主要集中在低频段区域，

人耳所听到的敲击声音会比较沉闷；而对于正常结构，敲击声音信号能量集中段频率相对较高，人耳听见的

声音就更为清脆。

11

a)损伤区b)完好区

0.80.8

0.60.6

0.40.4

0.20.2

00

051015051015

频率/KHz频率/KHz

图1损伤区和完好区敲击声音信号的归一化功率频谱对比图

4.3.局部刚度检测法检测原理

采用带有敲击驱动和敲击力采集传感器的专用电动敲击检测设备对结构表面实施均匀的连续敲击

检测，由检测设备实时采集和处理敲击检测信号，并与基准区域采集到的信号进行比对后自动给出有无

损伤报警的一种的检测方法。当被检测结构中存在损伤时，测得的敲击力持续时间较正常结构增长，通

过敲击力持续时间的比对可以来判别结构中是否存在损伤。

50

完好区

40

N

/30

力

应20

损伤区

10

040080012001600

时间/us

a）-敲击力持续时间截取示意图b)-损伤区与完好区敲击力持续时间比对

图2局部刚度法检测原理示意图

5.一般要求

5.1.检测人员

从事敲击检测的人员应经过专业技能培训和考核，并持证上岗。对依靠人耳听音进行检测的敲击人员还

应具有正常的听力，并建议每年进行一次听力检查。

5.2.检测环境

3

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5.2.1检测场所

敲击检测应在以下场所进行：

a)检测工作场所不应有影响正常工作的强磁、震动、高频电噪声、粉尘、有腐蚀性气体及强噪音

等，现场原位检测时，检测现场还应有稳定牢靠的工作台架或工作梯。

b)采用人耳听音检测法检测时，现场不应存在影响检测人员对敲击声音判别的其它噪音。一般情

况下建议检测现场噪声不高于60dB。

5.2.2温度及湿度

敲击检测工作地点的温度及湿度范围应控制在人员及仪器、设备、材料所允许的范围内。

5.3.设备及器材

5.3.1手工敲击检测设备

用于手工敲击检测的设备应满足以下要求：

a）轻质且具有光滑的敲击接触面，优先推荐使用附录A所示的手动敲击棒或手动敲击锤，当无法

满足时也可使用一元硬币等。

b)无论采用何种敲击工具，应保证敲击产生的冲击力不应对被测结构造成伤害或在结构表面留下

不可逆的凹陷变形。

5.3.2电动敲击检测设备

电动敲击检测设备应满足以下要求：

a)电动敲击检测设备宜具有锤头自动敲击驱动、敲击信号采集、敲击信号分析以及报警、显示等

功能，必要时可连接计算机进行成像辅助检测。

b)电动敲击设备应每年进行一次计量检定或校准，计量检定或校准合格且在有效期内方可使用。

5.3.3对比试块

用于敲击检测的对比试块应满足以下要求：

a）对比试块的原材料、结构形式、制作工艺、表面状态应与被检件相同或相近，蒙皮厚度应能覆

盖被测对象蒙皮厚度变化的范围。

b）对比试块中至少应包含被测结构中要求检出最小尺寸的人工模拟缺陷。

c）对比试块中人工损伤的预制方式可参照HB7825、HB5461或T/CSTM00271.2等标准执行。对

于蒙皮与蜂窝芯间的脱粘缺陷可采用背面机械加工平底孔、局部蜂窝芯切除、去除胶层或嵌入

防粘膜方式预制，蜂窝夹芯结构脱粘缺陷对比试块设计可参照附录B，也可根据被检测件的实

际情况和检测要求，依照相关标准自行设计对比试块。复合材料蜂窝夹芯结构中蒙皮分层缺陷

推荐采用嵌入防粘膜法预制。

d）对比试块制作完成后应利用超声C扫描或X射线等具有成像记录的检测方法进行验证，实测的

人工损伤面积与理论设计面积相差不超过±25%。

6.检测程序

6.1检测前准备

a）检测前，应建立进入检测区域的检查通道，并将受检部位暴露至检测可接触状态。

b）确定检测区域，了解被检测区结构信息，对蜂窝芯拼接、灌封区和有嵌入件等能够引起敲击检

测结果错误的因素进行检查，必要时在结构表面标识出内部结构特征。

c）目视检查被测区表面是否存在表面松散的漆层、污垢以及密封胶等。这些妨碍进行检测的任何

表面多余物均应在检验前去除，若不能进行去除或去除不经济，则该部位不适合进行敲击检测，

需对该部位进行标识和记录，并在后续报告中进行说明。

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d）目视检查结构表面是否存在可见损伤，并对可见损伤位置、可见损伤尺寸进行记录。

e）对于大面积检测区域，推荐在检测区表面划分敲击网格线，敲击网格线的间距等于敲击间距，

见图3所示。

检测

区域

敲击

敲击间距

间距

敲击

间距

图3大面积检测区域的分区敲击扫查示意图

6.2检测基准建立

6.2.1检测基准区域选择

对蒙皮厚度不大于1mm的金属蒙皮蜂窝夹芯结构或蒙皮厚度不大于3个纤维铺层的复合材料蒙皮

蜂窝夹芯结构进行检测时，可以直接在被测结构已知完好区来建立检测基准。所选的检测基准区域必须

与被测结构区具有相同的蒙皮厚度和内部状态。

对蒙皮厚度大于1mm的金属蒙皮蜂窝夹芯结构或蒙皮厚度大于3个纤维铺层的复合材料蒙皮蜂窝

夹芯结构，检测基准应在对比试块上确定。对比试块上确定的检测基准区域应根据实际待测结构蒙皮厚

度及所用对比试块中人工缺陷的制作方式来确定。

采用不同缺陷制作方式的对比试块进行检测基准设定时，检测基准区域的选择原则见表1所示。

表1对比试块上检测基准区的选择原则

对比试块的类型对比试块中缺陷预制方式基准区域的选择

采用机械加工平底孔或局部切设定基准区域的试块蒙皮厚度应比实

复合材料蒙皮蜂除蜂窝芯际待测区域的蒙皮厚度多2个铺层

窝夹芯试块设定基准区域的试块蒙皮厚度与实际

去除胶层或嵌入防粘膜

待测结构区域的蒙皮厚度相同

金属蒙皮的蜂窝机械加工平底孔、局部切除蜂窝设定基准区域的试块蒙皮厚度与实际

夹芯试块芯、去除胶层或嵌入防粘膜待测结构区域的蒙皮厚度相同

6.2.2检测基准的建立步骤

利用结构自身完好区建立检测基准，采用声音检测法检测时，检测基准区域的敲击声音将用来与被

测区的敲击声音比对来进行损伤判别。采用局部刚度检测法检测时，检测基准区域的敲击信号被敲击检

测仪采集并作为被测结构敲击检测过程中损伤判别的基准信号。

利用对比试块建立检测基准的操作步骤如下：

a）在对比试块上选择合适蒙皮厚度的完好区进行敲击。

b）移动到试块上同一蒙皮厚度处且含有需检出的最小尺寸的人工预制缺陷区，采用相同的敲击力

度和频率连续进行敲击。

c）倾听敲击声音频率的改变，或者监测敲击检测仪信号的改变，当能够明显区分完好区和缺陷区，

则检测基准确定完毕。

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6.3检测面选择

应对夹芯结构上下两个表面分别进行检测，当某一表面因检测不可达而无法实施检测时，应进行记

录并在检测报告中予以说明。

6.4敲击扫查

6.4.1扫查方式

对于大范围区域的手工敲击检测，推荐采用图4a)所示的矩形扫查方式；对于局部损伤修理区或圆

形紧固件周边区域的检测，推荐采用图4b）所示的圆形扫查方式；当对损伤进行定量时，推荐采用圆

形扫查方式沿缺陷轮廓进行敲击扫查。

电动敲击仪检测，推荐采用图5所示的“Z”字型扫查方式。

敲击

方向

敲击

间距

敲击

间距

敲击修理

间距区域

a)矩形敲击扫查方式b）圆形敲击扫查方式

图4手工敲击扫查方式示意图

图5电动敲击仪“Z”字型敲击扫查方式示意图

6.4.2敲击间距

沿着被测结构表面进行连续的敲击，直至完成整个待检区的检查，相邻两次检测的敲击间距应不大

于被测结构中需检出最小缺陷或损伤直径的1/3，推荐相邻两次检测的敲击间距不大于8mm。

6.4.3敲击力度控制

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电动敲击仪检测时，由仪器的锤头驱动单元来提供恒定的锤头提升高度和敲击力度。采用手工敲击

检测时，利用手腕动作控制敲击工具连续敲击结构表面，敲击工具接触面距离被检测面的高度一般不超

过25mm。

6.4.4敲击频率

电动敲击仪检测时，采用敲击仪固有的敲击频率；当仪器有多个敲击频率可供选择时，所采用敲击

频率应与敲击速度和检测精度相适应，检测前应采用对比试块进行试验来确定合适的敲击频率。

采用手工敲击检测时，推荐使用3Hz到5Hz的敲击频率。

6.4.5敲击检测速度

电动敲击仪检测时，推荐敲击仪的移动速度不超过100mm/s。手工敲击检测时，推荐敲击检测速度

不大于50mm/s。

6.5检测基准的校验

敲击检测过程中检测基准的校验要求如下：

a）每工作1小时都应对检测基准进行一次校验，检测结束后，需再次对检测基准进行校验。

b）检测过程中，当发现检测仪器异常或检测基准校验异常时，从上一次检测基准校验合格之后的

检测区域应重新进行检测。

6.6检测结果的评判

敲击过程中应仔细倾听敲击声音频率的变化或监测敲击仪显示信号的变化，对任何引起敲击声音频

率变化或敲击仪器显示信号变化的区域应进行标记，并确认这些变化并不是由于结构自身的改变而引

起。

对于敲击检测发现的损伤，必要时采用其它无损检测方法进行校验和确认。

6.7检测结果的定量

根据敲击声音或敲击信号的变化，在发现的损伤四周仔细进行敲击，逐点确定损伤的边界范围，并

用可擦除的记号笔描出损伤轮廓范围并测量损伤的长度和宽度尺寸。当采用计算机辅助敲击成像设备检

测时，可直接根据敲击扫查成像的结果测量缺陷的长度和宽度尺寸。

取损伤最大尺寸方向的尺寸为长度尺寸，与长度尺寸垂直的最大尺寸为宽度尺寸。

6.8检测后现场处理

擦除检测区表面的网格线，撤除仪器设备，通知相关人员将结构恢复至检测前的状态。

7检测记录

检测过程中应做好检测记录，检测记录的内容一般应包括：

a）被检测对象型号和检测周期。

b）检测时间。

c）检测部位及受检件名称、图号或编号。

d）检测方法和所用的仪器设备。

e）对比试块名称及编号。

f）损伤位置、尺寸、分布示意图及检测结果（含表面目视可见损伤的描述和标识）。

g）检测人员及日期。

8检测报告

检测完成后应出具检测报告，检测报告一般应包括以下内容：

a）报告编号。

b）被检测对象型号。

c）检测周期。

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d）检测时间。

e）检测部位；

f）受检件名称、图号或编号。

g）检测方法。

h）损伤位置、尺寸及分布示意图（含表面目视可见损伤的标识）。

i）检测结果（含表面目视可见损伤的描述）。

j）检测人员、审核人员、批准人员及日期。

8

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附录A

（资料性附录）

手工敲击检测专用工具

注：敲击棒由304不锈钢制成

图A.1手动敲击棒

102

13Φ6.5

Φ1.6

Φ1.8

环氧树102

脂胶

Φ13

6.5

R1.5

Φ1.8

5

.

6

3

5

1

.

0

5

3

.

6

R2.5

0

1

R6.5

1首选敲击面

1.2024铝合金表面阳极化处理

2.65Mn弹簧钢丝

图A.2手动敲击锤

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附录B

（资料性附录）

蜂窝夹芯结构脱粘损伤对比试块

LLLLLL

B

B1

1B

DD2L1

H1H2H3H4H5H6

3

4

3

H0

A

B

H3

65

34

3

4

65

ABH0

蜂窝芯局部挖除方式

H3

75

34

3

4

75

A