近日，我院安全科学与工程博士生刘蕊在玻璃纤维增强复合材料（GFRP）内部缺陷三维定量表征领域取得新的研究进展。相关研究成果以《基于涡流脉冲热成像-感应加热覆层技术与分阶段直径-深度框架的玻璃纤维材料内部缺陷三维定量表征》（Three-dimensional quantitative characterization of subsurface defects in GFRP structures using ECPT-IHL with a staged diameter-depth framework）为题，发表在《COMPOSITES PART B-ENGINEERING》。《COMPOSITES PART B-ENGINEERING》是工程技术与复合材料领域的国际顶级期刊，目前影响因子14.2（SCI一区TOP）。论文第一作者为博士研究生刘蕊，通讯作者为徐长航教授，WilliamHill中文官方网站为第一署名单位和唯一通讯单位，加拿大拉瓦尔大学为共同合作单位，该研究得到国家自然科学基金项目和国家重点研发计划项目的资助支持。
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针对传统脉冲涡流热成像（Eddy Current Pulsed Thermography, ECPT）仅适用于导电材料无损检测的局限，研究团队提出了一种基于感应加热覆层的脉冲涡流热成像方法（Eddy Current Pulsed Thermography with an inductive heating layer, ECPT-IHL）。该方法通过在非导电复合材料表面引入临时感应加热层，实现了电磁感应热激励在GFRP这类非导电材料中的应用，并成功建立了适用于非导电复合材料的基于电磁热激励热成像检测体系。相关研究成果《Eddy current pulsed thermography with an inductive heating layer (ECPT-IHL) for subsurface defect detection in GFRP materials》已经于 2025 年发表于《COMPOSITES PART B-ENGINEERING》。
在前期研究基础上，针对GFRP材料的各向异性显著、导热性能较低导致的缺陷参数难以直接定量检测的问题，本研究提出了一种基于ECPT-IHL的分阶段缺陷三维定量重建方法。通过系统研究ECPT-IHL检测过程中GFRP层压板的传热行为，重点分析热传导和热辐射耦合对于检测结果的影响，并深入探讨内部盲孔缺陷的尺寸、埋深参数以及热激励参数对热响应特征的影响机制。研究发现，不同尺寸与埋深的缺陷在热响应过程中呈现出具有明确物理意义的热特征演化规律。因此，本研究提出了“直径-深度”分阶段定量检测框架：首先利用热信息的空间热特征实现缺陷尺寸信息的估计，然后结合缺陷尺寸信息和热信息的时序特征（温度双峰对比度）建立缺陷埋深的计算模型，最终实现缺陷三维参数的协同重建。
ECPT-IHL检测原理图
GFRP背孔缺陷的ECPT-IHL热传导-热辐射耦合换热原理示意图
论文研究框架图
分阶段直径-深度定量方法
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直径预测结果 | 深度预测结果 |
实验结果表明，本研究阐明了ECPT-IHL检测过程中内部缺陷信息、热传导行为与热响应特征三者的内在关联机制，所提出缺陷重建方法能够通过GFRP 结构表面温度响应精确反演得到内部缺陷的尺寸和埋深信息，实现了ECPT 技术“从缺陷可视化检测”向“缺陷三维定量评价”的重要跨越。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2026.113855
