防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及防護(hù)涂層領(lǐng)域，具體涉及防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其包括：根據(jù)防護(hù)涂層的腐蝕損傷形式確定老化損傷的判定因素；根據(jù)設(shè)計(jì)和使用要求確定各判定因素各評(píng)價(jià)級(jí)別界限值；提取防護(hù)涂層各判定因素的量化值，根據(jù)判定因素與評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬函數(shù)，獲取各判定因素的隸屬度集合，所述評(píng)價(jià)級(jí)別中包含級(jí)別和對(duì)應(yīng)各級(jí)別的量化值界限值包括：0級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)；將所有判定因素的隸屬度集合構(gòu)建為矩陣R；利用公式B＝AR，計(jì)算得到結(jié)果向量，其中A為包含各判定因素權(quán)重的權(quán)重集，B為結(jié)果向量；對(duì)結(jié)果向量采用平方加權(quán)法獲得判定結(jié)果。本發(fā)明能對(duì)防護(hù)涂層的腐蝕老化結(jié)果進(jìn)行量化判定。
【專利說明】
防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及防護(hù)涂層領(lǐng)域，具體而言，尤其應(yīng)用于飛機(jī)上的防護(hù)涂層老化損傷定 量判定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 軍用飛機(jī)在使用過程中要經(jīng)受復(fù)雜的化學(xué)、熱和氣候環(huán)境作用，包括停放環(huán)境(含 地面停放時(shí)的地面環(huán)境和艦上停放時(shí)的艦上環(huán)境）、飛行時(shí)的空中環(huán)境以及使用維護(hù)所引 起的環(huán)境。在上述環(huán)境作用下，飛機(jī)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生腐蝕/老化，造成結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷，產(chǎn)生嚴(yán)重 的經(jīng)濟(jì)性和安全性問題。
[0003] 為保障使用環(huán)境下飛機(jī)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性和安全性，國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，如美國(guó) JSSG-2006《美國(guó)國(guó)防部聯(lián)合使用規(guī)范指南》、MIL-STD-1530C《美國(guó)空軍飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大 綱》及我國(guó)GJB775.1 -89《軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱飛機(jī)要求》、GJB776-89《軍用飛機(jī)損傷 容限要求》、GJB2635-96《軍用飛機(jī)腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)和控制要求飛機(jī)結(jié)構(gòu)》、GJB67.6-2008 《飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度規(guī)范重復(fù)載荷、耐久性與損傷容限》均對(duì)結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)與控制提出了明確的 要求，即應(yīng)采用有機(jī)或無機(jī)涂層進(jìn)行結(jié)構(gòu)表面防腐，并規(guī)定防護(hù)涂層體系在全壽命或修理 間隔內(nèi)有效。
[0004] 防腐涂層體系的老化(腐蝕)損傷隨環(huán)境嚴(yán)重程度和使用時(shí)間變化，為了評(píng)估防腐 涂層體系的使用壽命，制訂防腐涂層體系合理的檢修周期，需要定量評(píng)估防腐涂層體系的 老化(腐蝕)損傷。由于飛機(jī)結(jié)構(gòu)形式多樣、使用情況復(fù)雜、防腐涂層體系本身種類和組合形 式多樣，使得飛機(jī)結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層體系腐蝕失效形式多樣，如表現(xiàn)為失光、變色、粉化、起泡、 開裂、基體腐蝕等，綜合多種表現(xiàn)形式進(jìn)行量化評(píng)估一直是技術(shù)難點(diǎn)，從調(diào)查到的資料看， 現(xiàn)有的方法主要分為單項(xiàng)分級(jí)法和定性評(píng)估(如"輕微、較嚴(yán)重、嚴(yán)重"）方法，其中單項(xiàng)分級(jí) 法僅能針對(duì)某一種老化(腐蝕)損傷形式進(jìn)行量化評(píng)估，而定性評(píng)估過于粗糙，均無法準(zhǔn)確 定量評(píng)估涂層的老化(腐蝕)損傷，為此，本文提出采用模糊量化評(píng)估方法進(jìn)行防腐涂層體 系的老化(腐蝕)損傷定量化評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，以量化防護(hù)涂層老化損 傷的問題。
[0006] 本發(fā)明提供了一種防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其包括：
[0007] 步驟1，根據(jù)防護(hù)涂層的腐蝕損傷形式確定老化損傷的判定因素，所述判定因素包 括:失光、變色、粉化、起泡、開裂、緊固件生銹中的一種或多種；
[0008] 步驟2,根據(jù)設(shè)計(jì)和使用要求確定各判定因素對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)級(jí)別的界限值；
[0009] 步驟3,提取防護(hù)涂層的各判定因素的量化值，根據(jù)判定因素與評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬函 數(shù)，獲取各判定因素的量化值的的隸屬度集合，所述評(píng)價(jià)級(jí)別中包含級(jí)別和對(duì)應(yīng)各級(jí)別的 界限值，所述級(jí)別包括:〇級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)；
[0010] 步驟4,將所有判定因素的隸屬度集合構(gòu)建為矩陣R;
[0011] 步驟5,利用公式B = AR，計(jì)算得到結(jié)果向量，其中A為包含各判定因素權(quán)重的權(quán)重 集，B為結(jié)果向量；
[0012] 步驟6,采用平方加權(quán)法，利用公 獲得判定結(jié)果，其中，C為判 定結(jié)果A12為B中各數(shù)據(jù)的冪指數(shù)，Vl*V=(0，l，2,3,4,5)中各數(shù)據(jù)。
[0013] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，當(dāng)所述評(píng)價(jià)級(jí)別為〇級(jí)時(shí)，所述隸屬函數(shù)為
3某判定因素的量化值；當(dāng)^小于〇級(jí)的上限值時(shí)，隸屬度取 1;當(dāng)Xi大于〇級(jí)的上限值時(shí)，&=111謝，〇 = 0.61]1謝高()1為第;[個(gè)判定因素 0級(jí)對(duì)應(yīng)的上限值。
[0014] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，當(dāng)所述評(píng)價(jià)級(jí)別為1-4級(jí)時(shí)，所述隸屬函數(shù)為
其中，^為某判定因素的量化值
第i個(gè)判定因素第j個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的上限值，mijQ為第i個(gè)判足因素弟j個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的卜I很值。
[0015] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，當(dāng)所述評(píng)價(jià)級(jí)別為5級(jí)時(shí)，所述隸屬函數(shù)為
[0016] 其中，Xl為某判定因素的量化值;iXl小于5級(jí)的下限值時(shí)，隸屬度取0;
[0017]當(dāng)耵大于5級(jí)的下限值時(shí)，a=ml5〇,〇取判定因素量化時(shí)的最小刻度值。
[0018] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，當(dāng)所述判定因素包含起泡時(shí)，所述判定因素還包含:起 泡大小、起泡數(shù)量；當(dāng)所述判定因素包含所述開裂時(shí)，所述判定因素還包含開裂大小、開裂 數(shù)量；當(dāng)所述判定因素包含所述緊固件生銹時(shí)，所述判定因素還包含生銹大小、生銹數(shù)量； 貝 1J，所述判定方法還包括：
[0019] 分別以起泡大小、起泡數(shù)量為新判定因素、或以開裂大小、開裂數(shù)量為新判定因 素、或以生銹大小、生銹數(shù)量為新判定因素，執(zhí)行步驟2-5,分別得到起泡、開裂、生銹的加權(quán) 隸屬度集
[0020] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，在步驟2之后，步驟3之前，所述判定方法還包括：
[0021] 判定粉化量化值、和/或起泡量化值、和/或開裂量化值、和/或緊固件生銹量化值 是否達(dá)到5級(jí)；
[0022] 若達(dá)到，則判定為老化損傷等級(jí)為5級(jí)，輸出該結(jié)果；
[0023]若未達(dá)到，則執(zhí)行步驟3。
[0024] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，A=(ai，a2，a3，a4，a5，a6)，
ai代表失光、或變色、 或粉化、或起泡、或開裂、或緊固件生銹的權(quán)重。
[0025] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述ai的取值方式為
為權(quán)值統(tǒng)計(jì)數(shù);Si為k個(gè)已輸入權(quán)值中去掉最大值和最小值之后的加和。
[0026] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述評(píng)價(jià)級(jí)別中，隨級(jí)別的增大，判定因素界限值增大； 相鄰級(jí)別的界限值僅端值疊加。
[0027] 在一些實(shí)施例中，優(yōu)選為，所述判定因素還包括:基體腐蝕、和/或剝落;則所述步 驟1之前，所述判定方法還包括：
[0028] 判定防護(hù)涂層是否存在基體腐蝕和/或剝落；
[0029] 若存在，判定為老化損傷等級(jí)為5級(jí)，輸出該結(jié)果；
[0030] 若不存在，執(zhí)行步驟1。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例提供的防護(hù)涂層老化損傷判定方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)防護(hù)涂 層的腐蝕損傷形式，結(jié)合調(diào)查研究，確定老化損傷的判定因素為定位失光、變色、粉化、起 泡、開裂、緊固件生銹等，并根據(jù)防護(hù)涂層老化要求確立對(duì)應(yīng)各判定因素的評(píng)價(jià)級(jí)別，然后 采用模糊綜合評(píng)判方法建立判定因素和評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建矩陣，結(jié)合各判定 因素的權(quán)重，綜合量化防護(hù)涂層的老化損傷程度。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中防護(hù)涂層老化損傷定量判定的流程示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明圖1中判定過程中量化判斷的流程示意圖；
[0034] 圖3為本發(fā)明0級(jí)的隸屬函數(shù)示意圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明1-4級(jí)的隸屬函數(shù)示意圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明5級(jí)的隸屬函數(shù)示意圖；
[0037] 圖6為本發(fā)明0-5級(jí)的隸屬函數(shù)示意圖；
[0038]圖7為本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)例6個(gè)周期內(nèi)腐蝕損傷等級(jí)變化圖；
[0039]圖8為本發(fā)明粉化程度對(duì)照?qǐng)D。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面通過具體的實(shí)施例結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0041 ]考慮到現(xiàn)有防護(hù)涂老化損傷僅存在定性判斷，未能定量判斷的問題，本發(fā)明提供 了防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法。
[0042] -種防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，如圖2所示，其包括：
[0043] 步驟1，根據(jù)防護(hù)涂層的腐蝕損傷形式確定老化損傷的判定因素，所述判定因素包 括:失光、變色、粉化、起泡、開裂、緊固件生銹中的一種或多種；
[0044]步驟2,根據(jù)設(shè)計(jì)和使用要求確定各判定因素對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)級(jí)別的界限值；
[0045] 步驟3,提取防護(hù)涂層的各判定因素的量化值，根據(jù)判定因素與評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬函 數(shù)，獲取各判定因素的量化值的隸屬度集合，所述評(píng)價(jià)級(jí)別中包含級(jí)別和對(duì)應(yīng)各級(jí)別的界 限值，所述級(jí)別包括:〇級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)；
[0046] 步驟4,將所有判定因素的隸屬度集合構(gòu)建為矩陣R;
[0047]步驟5,利用公式B = AR，計(jì)算得到結(jié)果向量，其中A為包含各判定因素權(quán)重的權(quán)重 集，B為結(jié)果向量；
[0048] 步驟6，采用平方加權(quán)法，利用公? 獲得判定結(jié)果，其中，C為判 定結(jié)果A12為B中各數(shù)據(jù)的冪指數(shù)，Vl*V=(0，l，2,3,4,5)中各數(shù)據(jù)。
[0049] 該方法為模糊綜合判定方法。根據(jù)防護(hù)涂層的腐蝕損傷形式，結(jié)合調(diào)查研究，確定 老化損傷的判定因素為定位失光、變色、粉化、起泡、開裂、緊固件生銹等，并根據(jù)防護(hù)涂層 老化要求確立對(duì)應(yīng)各判定因素的評(píng)價(jià)級(jí)別，然后采用模糊綜合評(píng)判方法建立判定因素和評(píng) 價(jià)級(jí)別的隸屬函數(shù)關(guān)系，構(gòu)建矩陣，結(jié)合各判定因素的權(quán)重，綜合量化防護(hù)涂層的老化損傷 程度。
[0050] 為了確定矩陣R，其關(guān)鍵在于判定因素量化值與評(píng)價(jià)級(jí)別之間隸屬度的計(jì)算，隸屬 度可通過隸屬函數(shù)計(jì)算得到。在本技術(shù)中采用正態(tài)分布隸屬函數(shù)。每一個(gè)判定因素的量化 值與每一個(gè)等級(jí)的界限值都對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)立的隸屬函數(shù)，即計(jì)算評(píng)價(jià)因素 m(i = l，2,…，m) 對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)W(i = l，2, ···，!〇的隸屬度共需mXn個(gè)隸屬函數(shù)。不同的等級(jí)，正態(tài)分布隸屬函 數(shù)的形式有所不同，因此：
[0051] 對(duì)于0級(jí)，評(píng)價(jià)因素 m越大，其隸屬于0級(jí)的程度越小，因此計(jì)算評(píng)價(jià)因素 m對(duì)于0級(jí) 的隸屬度時(shí)，選擇偏小型正態(tài)分布隸屬函數(shù)，所以，當(dāng)所述評(píng)價(jià)級(jí)別為〇級(jí)時(shí)，所述隸屬函數(shù)
如圖3所示。其中的各參數(shù)分別為：
[0052] X1為某判定因素的量化值;mlQ1為第i個(gè)判定因素0級(jí)對(duì)應(yīng)的上限值；
[0053] iXl小于0級(jí)的上限值時(shí)，隸屬度取1;
[0054] 當(dāng)11大于0級(jí)的上限值時(shí)，&=111謝，〇 = 〇.61^〇1。
[0055] 對(duì)于1~4級(jí)，可選擇中間型正態(tài)分布隸屬函數(shù)，所述隸屬函數(shù)， ； 如圖4所示，其中，各參數(shù)分別為：
[0056] X1為某判定因素的量化值;Hiljl為第i個(gè)判定因素量化值第j個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的上限值， 為第i個(gè)判定因素量化值第j等級(jí)對(duì)應(yīng)的下限值；
[0057]
[0058]對(duì)于5級(jí)，評(píng)價(jià)因素 m越大，其隸屬于5級(jí)的程度越大，因此計(jì)算評(píng)價(jià)因素 m對(duì)于5級(jí) 的隸屬度時(shí)，選擇偏大型正態(tài)分布隸屬函數(shù)，所述隸屬函數(shù)爻
如圖5所示，其中，各參數(shù)分別為：
[0059] xA判定因素的量化值;ml5Q為第i個(gè)判定因素量化值第5級(jí)對(duì)應(yīng)下限值
[0060] 當(dāng)Xi小于5級(jí)的下限值時(shí)，隸屬度取0;
[0061]當(dāng)&大于5級(jí)的下限值時(shí)，a=ml5Q，〇取判定因素量化值的最小刻度值。
[0062] 所以，圖6示出了0-5級(jí)的隸屬函數(shù)。
[0063] 在上文中提到的判定因素是基于:失光、變色、粉化、起泡、開裂、緊固件生銹，判定 因素越少，各判定因素的權(quán)重越大，影響效果越清晰。
[0064] 但是，在實(shí)際的防護(hù)涂層判定因素量化值提取過程中，會(huì)涉及更為復(fù)雜的因素，比 如：當(dāng)所述判定因素包含起泡時(shí)，所述判定因素還包含:起泡大小、起泡數(shù)量;當(dāng)所述判定因 素包含所述開裂時(shí)，所述判定因素還包含開裂大小、開裂數(shù)量;當(dāng)所述判定因素包含所述緊 固件生銹時(shí)，所述判定因素還包含生銹大小、生銹數(shù)量;所以，這些更細(xì)節(jié)的判定因素也應(yīng) 該參與。雖然也可以將大小和數(shù)量單列出來作為一個(gè)獨(dú)立的判定因素，但是這會(huì)造成判定 因素多達(dá)9個(gè)，使得各判定因素分配到的權(quán)重都較小，不能體現(xiàn)出各判定因素的重要程度。 因此，分別對(duì)起泡大小、起泡數(shù)量單獨(dú)建立隸屬度集，分別對(duì)開裂大小、開裂數(shù)量建立隸屬 度集，分別對(duì)生銹大小、生銹數(shù)量建立隸屬度集，分別求取。即：
[0065] 分別以起泡大小、起泡數(shù)量為新判定因素、或以開裂大小、開裂數(shù)量為新判定因 素、或以生銹大小、生銹數(shù)量為新判定因素，執(zhí)行步驟2-5,分別得到起泡、開裂、生銹的加權(quán) 隸屬度集
[0066] 也就是說首先忽略起泡、開裂、生銹所包括的大小、數(shù)量的細(xì)節(jié)性判定因素，僅以 失光、變色、粉化、起泡、開裂、緊固件生銹為判定因素，先分別求取失光、變色、粉化的隸屬 度集；
[0067] 然后分別考慮起泡、開裂、生銹的大小、數(shù)量的細(xì)節(jié)性判定因素，分別進(jìn)行求取，達(dá) 到起泡、開裂、生銹對(duì)應(yīng)的結(jié)果向量，并將該結(jié)果向量定義為各自對(duì)應(yīng)的隸屬度集合。并與 失光、變色、粉化的隸屬度集相結(jié)合，構(gòu)建步驟4的矩陣，并進(jìn)行執(zhí)行后續(xù)步驟，最終獲得判 定結(jié)果。
[0068] 通過上文可知，判定因素除失光、變色、粉化、起泡、開裂、生銹等，老化損傷形式還 包括:基體腐蝕、剝落等。如圖1所示，在軍用飛機(jī)中，防護(hù)涂層中是不能出現(xiàn)基體腐蝕和剝 落的，一旦基體腐蝕或剝落，則直接判定為失效，為最高5級(jí)。因此，在實(shí)際判定過程中，在進(jìn) 行上述判定之前，首先對(duì)基體腐蝕、剝落進(jìn)行判定，如存在，則直接判定為5級(jí)。
[0069] 另外，如圖1所示，本著節(jié)約資源和處理程序的原則，上文的判定均基于非5級(jí)情況 下的模糊綜合判定，一旦出現(xiàn)粉化、起泡、開裂、生銹的量化值落入5級(jí)界限值內(nèi)，可直接判 定為5級(jí)，結(jié)束判定工作。
[0070] 基于上述概括，接下來，通過具體實(shí)例來詳細(xì)描述該防護(hù)涂層定量的判定方法：
[0071] 步驟101，根據(jù)防護(hù)涂層的腐蝕損傷形式確定老化損傷的判定因素，構(gòu)建判定因素 集U;
[0072] 防腐涂層體系在使用過程的腐蝕損傷形式是多種多樣的，判定因素就是防腐涂層 體系的某一種腐蝕損傷形式，比如失光、變色、粉化、起泡，開裂等。
[0073] 調(diào)研表明，飛機(jī)結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層體系典型的失效模式主要有：失光、變色、粉化、起 泡、開裂、剝落、基體腐蝕。另外對(duì)于鋼螺釘連接的區(qū)域，螺釘表面生銹也可作為涂層的失效 模式。
[0074] 綜上，確定的因素集為U= {ul，u2，···，u8} = {失光，變色，粉化，起泡，開裂，剝落， 基體腐蝕，緊固件生銹}，由8個(gè)因素(涂層老化(腐蝕)損傷特征)構(gòu)成。
[0075] 步驟102,確定評(píng)價(jià)級(jí)別，構(gòu)建評(píng)價(jià)級(jí)別集V;
[0076] 防腐涂層體系的老化(腐蝕)損傷是隨時(shí)間漸變發(fā)展的，為了能評(píng)估其漸變發(fā)展的 歷程，需要將腐蝕損傷按嚴(yán)重程度劃分成若干級(jí)，評(píng)價(jià)集就是防護(hù)涂層體系腐蝕損傷等級(jí) 劃分的集合。
[0077] GB/T 1766-2008和ISO 4628-1~10將涂層的各單項(xiàng)評(píng)價(jià)量化值分為0~5級(jí)，共6 級(jí)。ASTM的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并沒有統(tǒng)一的等級(jí)劃分，如ASTM D610-12將生銹劃分為11級(jí)，而ASTM D714-09將起泡大小分為11級(jí)，起泡數(shù)量分為4級(jí)。
[0078] 從滿足工程實(shí)際需要和簡(jiǎn)便易行方面考慮，借鑒國(guó)標(biāo)和ISO標(biāo)準(zhǔn)的6級(jí)劃分較合 理，因此確定評(píng)價(jià)集為V= {v0，vl，···，v5} = {0,1，2,3,4,5}，其中0表示"無損傷"，5表示"失 效"，數(shù)字從小到大對(duì)應(yīng)逐漸嚴(yán)重的腐蝕過程。
[0079] 步驟103,根據(jù)判定因素和評(píng)價(jià)等級(jí)構(gòu)建單項(xiàng)評(píng)級(jí)方法，形成不同判定因素對(duì)應(yīng)不 同評(píng)價(jià)級(jí)別的界限值；
[0080] 判定因素集則是需要考慮的對(duì)綜合評(píng)價(jià)防護(hù)體系腐蝕損傷有影響的單項(xiàng)評(píng)級(jí)量 化值的集合，給出每個(gè)判定因素不同等級(jí)的界限值，為后續(xù)構(gòu)建矩陣做準(zhǔn)備。
[0081 ] (1)失光
[0082] ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)未給出失光的評(píng)級(jí)方法，國(guó)標(biāo)中給出了較詳細(xì)的評(píng)級(jí)方法，見表1。 [0083]表1失光程度等級(jí) L0085」用公式（1)計(jì)算失光率（％):

[0086] ⑴
[0087] 式中，Ao是老化前光澤度測(cè)定值，A1是老化后光澤度測(cè)定值。
[0088] 在本技術(shù)中，對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層體系，特別是蒙皮外表面防護(hù)體系，要求其在 使用過程中具有優(yōu)異抗失光能力，不允許達(dá)到表1中給出的失光程度。根據(jù)設(shè)計(jì)所對(duì)失光程 度的要求，將失光率的臨界值(第5級(jí))取為30%，得到如下的劃分結(jié)果。
[0089]表2失光程度等級(jí)量化結(jié)果
[0092]同失光的情況類似，ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)未給出評(píng)級(jí)方法，國(guó)標(biāo)給出了變色的評(píng)級(jí)方 法，見表3。
[0093] 表3變色程度和變色等級(jí)
[0095]與變色類似，對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層體系，特別是蒙皮外表面防護(hù)體系，要求其在 使用過程中具有優(yōu)異的保色性，不允許達(dá)到表3中的嚴(yán)重變色程度。根據(jù)設(shè)計(jì)所對(duì)變色程度 的要求，將變色的臨界值(第5級(jí))取為ΔΕ = 4,劃分得到表4中的結(jié)果。
[0096] 表4變色等級(jí)量化結(jié)果 LUUVBJ ⑶孜Ttc
[0099] ISO和國(guó)標(biāo)給出了用天鵝絨布法評(píng)定粉化等級(jí)的方法，見表5。
[0100] 表5粉化程度和等級(jí) LUIUZ」 力9T，丄
百DD J 疋個(gè)刀?七守圾，"=37^僻 絨布法不同的是IS04628-6中將等級(jí)粉化等級(jí)分成了 10級(jí)，而ASTM D4214-15則分成了20 級(jí)。
[0103]飛機(jī)結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層的粉化程度不允許達(dá)到IS04628-6中的嚴(yán)重程度，取IS04626-6 中的2.5級(jí)(大致對(duì)應(yīng)于國(guó)標(biāo)中的明顯粉化)對(duì)應(yīng)的粉化程度作為飛機(jī)結(jié)構(gòu)防護(hù)涂層體系允 許的最嚴(yán)重粉化程度，將其粉化程度定義為10，圖8給出了粉化程度大致對(duì)應(yīng)的量化值。
[0104]在對(duì)粉化程度進(jìn)行量化時(shí)，采用膠帶紙法，對(duì)照?qǐng)D8給出的參考值確定粉化的量化 值，劃分得到表6中的結(jié)果。
[0105]表6粉化程度量化結(jié)果
[0108] (4)起泡
[0109] 國(guó)標(biāo)和ISO關(guān)于起泡密度和大小等級(jí)的評(píng)級(jí)方法基本相同，見表7、表8。
[0110] 表7起泡密度等級(jí)
L〇114j ASTM稱準(zhǔn)將起泡大小等級(jí)劃分為0~10開11級(jí)，具中10級(jí)表不禾起M，8級(jí)表不肉 眼剛好可見的起泡，但是其余等級(jí)對(duì)應(yīng)的氣泡大小未給出。另外，其將起泡密度分為4級(jí)，即 少量的泡、有中等數(shù)量的泡、有較多數(shù)量的泡、有密集型的泡。
[0115] 國(guó)標(biāo)、ISO和ASTM標(biāo)準(zhǔn)都未給出各等級(jí)對(duì)應(yīng)的數(shù)值，故需要給出每一等級(jí)對(duì)應(yīng)的量 化數(shù)值，由調(diào)研得到的外場(chǎng)服役、大氣暴露試驗(yàn)和加速試驗(yàn)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)起泡多發(fā)生于螺釘/ 螺栓孔邊，當(dāng)起泡數(shù)量達(dá)到10個(gè)左右時(shí)，孔邊大部分面積已起泡，涂層達(dá)到了失效狀態(tài)，因 此將起泡數(shù)量的臨界值取為10,得到表9的起泡密度的分級(jí)結(jié)果。
[0116] 表9起泡密度等級(jí)量化結(jié)果
[0118] 對(duì)于連接區(qū)域，螺釘(螺栓)孔邊5mm外的區(qū)域不作考慮，故起泡的臨界值取為5_， 在表8的基礎(chǔ)上對(duì)每一等級(jí)對(duì)應(yīng)的起泡大小進(jìn)行進(jìn)一步地量化和調(diào)整，得到表10。
[0119] 表10起泡大小等級(jí)量化結(jié)果 L0121」（5)卄裂
[0122] 國(guó)標(biāo)和ISO關(guān)于開裂密度和大小等級(jí)的評(píng)級(jí)方法基本相同，見表11、表12，ASTM未 給出評(píng)級(jí)方法。
[0123] 表11開裂數(shù)量等級(jí)

[0128] 與起泡的等級(jí)評(píng)定類似，需要將開裂數(shù)量量化并重新劃分每一開裂大小等級(jí)對(duì)應(yīng) 的開裂尺寸。
[0129] 對(duì)于實(shí)際飛機(jī)結(jié)構(gòu)的防護(hù)涂層體系，是不允許出現(xiàn)明顯的開裂情況，防護(hù)體系開 裂會(huì)將基體直接暴露在腐蝕環(huán)境中，加速基體腐蝕，影響結(jié)構(gòu)的使用功能和安全，一旦發(fā)現(xiàn) 明顯的開裂情況就需要進(jìn)行維護(hù)或維修。因此對(duì)于開裂大小等級(jí)的劃分應(yīng)比國(guó)標(biāo)和ISO標(biāo) 準(zhǔn)給出的劃分更加嚴(yán)格。
[0130] 綜上，將開裂數(shù)量臨界值取為5條，等級(jí)劃分結(jié)果見表13。
[0131] 表13開裂數(shù)量等級(jí)量化結(jié)果 LU136」（6)緊回懺生銹
[0137] 國(guó)標(biāo)和ISO給出了生銹的評(píng)級(jí)方法，見表15、表16。
[0138] 表15銹點(diǎn)數(shù)量等級(jí)

LU'l ASTMW王銹等級(jí)分艿11級(jí)，與H稱和ISU有走別的是兵用王銹囬枳米衣不王銹桎 度。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)生銹表現(xiàn)為銹點(diǎn)的形式，故采用國(guó)標(biāo)和ISO的評(píng)級(jí)方法，以銹點(diǎn)數(shù)量和 大小來評(píng)價(jià)生銹。
[0144] 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)生銹情況主要發(fā)生在鋼螺釘(螺栓)上，而且由于其自身尺寸一般都比較 小，生銹時(shí)銹點(diǎn)數(shù)量并不多。
[0145] 綜上，在表15的基礎(chǔ)上適當(dāng)減少各級(jí)對(duì)應(yīng)的銹點(diǎn)數(shù)量，臨界值取為5,重新劃分得 到銹點(diǎn)數(shù)量的級(jí)數(shù)劃分，得到表17。
[0146] 表17銹點(diǎn)數(shù)量等級(jí)量化結(jié)果
[0148] 如上所述，緊固件表面的銹點(diǎn)尺寸較小，一般不超過螺釘半徑的1/2,故銹點(diǎn)大小 臨界值取為2mm，得到如下的量化結(jié)果。
[0149] 表18銹點(diǎn)大小等級(jí)量化結(jié)果

[0151] (7)剝落和基體腐蝕
[0152] 涂層剝落會(huì)使得基體直接暴露在腐蝕介質(zhì)中，而基體腐蝕發(fā)生于基體的防護(hù)體系 失效后，剝落和基體腐蝕是判斷防護(hù)體系失效的最直接依據(jù)，對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)也不允許出現(xiàn) 剝落或基體腐蝕。因此出現(xiàn)剝落或基體腐蝕時(shí)即認(rèn)為防護(hù)體系失效，達(dá)到最嚴(yán)重的等級(jí)，即 綜合評(píng)判時(shí)就確定為5級(jí)，不再考慮其余的單項(xiàng)評(píng)級(jí)量化值。
[0153] 因此實(shí)際上進(jìn)行模糊綜合評(píng)判時(shí)，參與評(píng)判矩陣的建立的因素只有6個(gè)，即因素集 變?yōu)閁={m，u2，· · ·，ιι6} = {失光，變色，粉化，起泡，開裂，緊固件生銹}。
[0154] 步驟104,確定隸屬函數(shù)參數(shù)
[0155] 根據(jù)前文不同等級(jí)對(duì)應(yīng)不同隸屬函數(shù)，及各自參數(shù)計(jì)算方式，結(jié)合步驟103中的各 因素各級(jí)別對(duì)應(yīng)的界限值，獲取隸屬函數(shù)參數(shù)值：
[0156] 表19隸屬函數(shù)參數(shù)
[0159] 步驟105,提取防護(hù)涂層的各判定因素量化值；
[0160] 對(duì)飛機(jī)典型外露結(jié)構(gòu)模擬試件進(jìn)行了加速腐蝕試驗(yàn)，6個(gè)周期的腐蝕損傷情況如 表20所示。
[0161] 表20
[0163] 以第一周期為例，進(jìn)入后續(xù)的量化判定。
[0164] 步驟106,判斷是否直接列入5級(jí)；
[0165] 第一周期各判定因素與其5級(jí)的界限值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)未出現(xiàn)剝落和基體腐蝕，各 判定因素也沒有達(dá)到5級(jí)，因此進(jìn)行模糊綜合評(píng)判給出腐蝕損傷等級(jí)。
[0166] 步驟107,獲取各判定因素的權(quán)重，形成權(quán)重集；
[0167] 權(quán)重獲取方式可以有多種方式，可以通過打分獲取數(shù)據(jù)，再根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，歸 一化處理求取各自權(quán)重;也可以通過灰色關(guān)聯(lián)分析等求取各自權(quán)重。
[0168] 下面以打分統(tǒng)計(jì)來處理，統(tǒng)計(jì)表見表21。 「01691 妄91絲ff姑里

[0172] A= (aia2."a6)，.
[0173] 歸一化處理按如卜公式計(jì)算：
[0174]
[0175] 針對(duì)本次測(cè)試機(jī)型、防護(hù)涂層的權(quán)重為表22:
[0176] 表22
[0178] 步驟108,根據(jù)判定因素與評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬函數(shù)，獲取失光、變色、粉化量化值的隸 屬度集合；
[0179] 將第一周期的各判定因素量化值利用隸屬函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，獲取隸屬度集合：
[0180]
[0181]
[0182]
[0183]
[0184] Efefc=(Imt) irni r撇2 im3 r_ r獅）；其計(jì)算方法同上。
[0185] B5色，也可稱為B2，B2=(0 0.0347 0.9956 0.0773 0 0)
[0186] 化，也可稱為B3，B3=(1 0.4994 0.0622 0.0019 0 0)
[0187] 步驟109,根據(jù)判定因素與評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬函數(shù)、權(quán)重獲取起泡、開裂、生銹量化值 的隸屬度集合；
[0188] 此步驟的判定步驟定位起泡大小、起泡數(shù)量;或者開裂大小、開裂數(shù)量;或生銹大 小、生銹數(shù)量;分別計(jì)算。
[0189] 利用隸屬函數(shù)獲得起泡的矩陣為：
[0190]利用起泡大小、起泡數(shù)量求取起泡的結(jié)果向量：
[0191]
[0192] 則B4= (00.95860.10380.007500)，該B4即可認(rèn)定為起泡的隸屬度集合B?包。
[0193] 同理:計(jì)算得到開裂和緊固件生銹隸屬度集合，B艘，即B5;_，SPB6:
[0194] B5=(0 0.9956 0.0622 0.0010 0 0)
[0195] Be=(l 0.2921 0.0048 0 0 0)
[0196] 步驟110,構(gòu)建評(píng)價(jià)矩陣；
[019:
[0198] 步驟111，計(jì)算結(jié)果向量，獲取判定結(jié)果；
[0199] 利用式計(jì)算得到一級(jí)模糊綜合評(píng)判結(jié)果向量：
[0200] B=AR=(0.3970 0.6253 0.1589 0.0106 0 0)
[0201] 進(jìn)行對(duì)數(shù)加權(quán)平均，得到最終的判定結(jié)果：
[0202]
[0203]到此為止，評(píng)估得到了第一周期的腐蝕損傷等級(jí)為0.770。利用同樣的方法得到后 面幾個(gè)周期的腐蝕損傷等級(jí)，見表23、圖7。由于第6周期出現(xiàn)了剝落，因此直接評(píng)定為5級(jí)。 [0204] 表23 6個(gè)周期評(píng)估結(jié)果
[0206]評(píng)估結(jié)果的變化趨勢(shì)符合腐蝕動(dòng)力學(xué)的一般規(guī)律，腐蝕損傷隨時(shí)間（周期）的增加 漸進(jìn)增加，表明本發(fā)明的量化評(píng)估方法合理可行。
[0207]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人 員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、 等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于，包括： 步驟1，根據(jù)防護(hù)涂層的腐蝕損傷形式確定老化損傷的判定因素，所述判定因素包括： 失光、變色、粉化、起泡、開裂、緊固件生銹中的一種或多種； 步驟2,根據(jù)設(shè)計(jì)和使用要求確定各判定因素對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)級(jí)別的界限值； 步驟3,提取防護(hù)涂層的各判定因素的量化值，根據(jù)判定因素與評(píng)價(jià)級(jí)別的隸屬函數(shù)， 獲取各判定因素的量化值的隸屬度集合，所述評(píng)價(jià)級(jí)別中包含級(jí)別和對(duì)應(yīng)各級(jí)別的界限 值，所述級(jí)別包括:〇級(jí)、1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)； 步驟4,將所有判定因素的隸屬度集合構(gòu)建為矩陣R;步驟5,利用公式B = AR，計(jì)算得到結(jié)果向量，其中A為包含各判定因素權(quán)重的權(quán)重集，B 為結(jié)果向量； 步驟6,采用平方加權(quán)法，利用公? ^獲得判定結(jié)果，其中，C為判定結(jié) 果，bf為B中各數(shù)據(jù)的冪指數(shù)，VlSV=(0，l，2,3,4,5)中各數(shù)據(jù)。2. 如權(quán)利要求1所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于， 當(dāng)所述評(píng)價(jià)級(jí)別為〇級(jí)時(shí)，所述隸屬函數(shù)為X1為某判定因素 的量化值；當(dāng)Xi小于〇級(jí)的上限值時(shí)，隸屬度取1 ;當(dāng)Xi大于〇級(jí)的上限值時(shí)，a = HiiQi，〇 = 0 · 6miQ1 ;miQ1為第i個(gè)判定因素0級(jí)對(duì)應(yīng)的上限值。3. 如權(quán)利要求1所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于， 當(dāng)所述評(píng)價(jià)級(jí)別為1-4級(jí)時(shí)，所述隸屬函數(shù)^:中，某判定因素的第i個(gè)判疋囚系:弟JT寺級(jí)Λ、」rPM且。4. 如權(quán)利要求1所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于， 量化值 j 1為第i個(gè)判定因素第j級(jí)對(duì)應(yīng)的上限值，m i j 〇為 當(dāng)所述評(píng)價(jià)級(jí)別為5級(jí)時(shí)，所述隸屬函數(shù)為其中，X1為某判定因素的量化值;小于5級(jí)的下限值時(shí)，隸屬度取0; iXl大于5級(jí)的下限值時(shí)，a=ml5Q，〇取判定因素量化時(shí)的最小刻度值。5. 如權(quán)利要求1所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于， 當(dāng)所述判定因素包含起泡時(shí)，所述判定因素還包含:起泡大小、起泡數(shù)量；當(dāng)所述判定 因素包含所述開裂時(shí)，所述判定因素還包含開裂大小、開裂數(shù)量;當(dāng)所述判定因素包含所述 緊固件生銹時(shí)，所述判定因素還包含生銹大小、生銹數(shù)量;則，所述判定方法還包括： 分別以起泡大小、起泡數(shù)量為新判定因素、或以開裂大小、開裂數(shù)量為新判定因素、或 以生銹大小、生銹數(shù)量為新判定因素，執(zhí)行步驟2-5,分別得到起泡、開裂、生銹的加權(quán)隸屬 度集 B?fi、B??、6. 如權(quán)利要求1所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于，在步驟2之后，步 驟3之前，所述判定方法還包括： 判定粉化量化值、和/或起泡量化值、和/或開裂量化值、和/或緊固件生銹量化值是否 達(dá)到5級(jí)； 若達(dá)到，則判定為老化損傷等級(jí)為5級(jí)，輸出該結(jié)果； 若未達(dá)到，則執(zhí)行步驟3。7. 如叔剎要龍〗所沭的防護(hù)淦層老化損傷定量判定方法，其特征在于，A= ai代表失光、或變色、或粉化、或起泡、或開裂、或 緊固件生銹的權(quán)重。8. 如權(quán)利要求7所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于，所述&1的取值方 式為：為權(quán)值統(tǒng)計(jì)數(shù);Si為k個(gè)已輸入權(quán)值中去掉最大值 和最小值之后的加和。9. 如權(quán)利要求1所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于，所述評(píng)價(jià)級(jí)別 中，隨級(jí)別的增大，判定因素界限值增大;相鄰級(jí)別的界限值僅端值疊加。10. 如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的防護(hù)涂層老化損傷定量判定方法，其特征在于，所述 判定因素還包括:基體腐蝕、和/或剝落;則所述步驟1之前，所述判定方法還包括： 判定防護(hù)涂層是否存在基體腐蝕和/或剝落； 若存在，判定為老化損傷等級(jí)為5級(jí)，輸出該結(jié)果； 若不存在，執(zhí)行步驟1。
【文檔編號(hào)】G01N17/00GK105891096SQ201610300841
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年5月9日
【發(fā)明人】賀小帆, 唐揚(yáng)剛, 楊旭, 董春蕾
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué), 中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)研究所