有包覆层铁磁试件的脉冲涡流检测

测量由钢板制作的压力容器和管道的壁厚,可以了解其腐蚀程度.用脉冲涡流检测钢板等铁磁材料的厚度时,由保护层和保温层构成的包覆层,会对测厚结果产生影响.根据脉冲涡流检测的工作原理,使用有限元法,对有包覆层铁磁试件的厚度测量进行了仿真研究,重点分析了覆盖层对测量结果的影响.结果表明,包覆层对测量的影响与保护层材料、试件厚度和保温层厚度有关;对试件厚度测量范围的影响铝皮比铁皮保护层大,使用铝皮保护层时,不能测量厚度小于6mm的试件;试件与保温层越厚,测量误差越小,试件的厚度大于10mm,保温层的厚度大于50mm时,测量结果不再受保覆层的影响.     

大提离下脉冲涡流对铁磁性材料测厚研究

压力管道局部减薄对工业生产造成重大安全隐患,因此用脉冲涡流技术评估带包覆层管道壁厚减薄极为重要。研究主要目的是找到一种有效且易于提取的信号特征以评估壁厚。利用Comsol仿真软件建立测厚有限元模型,分析脉冲涡流时域信号特征,提取检出电压信号峰值、到峰时间特征量,分析电压峰值、到峰时间和试件厚度之间的关系。同时通过20#碳钢阶梯板实验验证,实验结果表明:电压峰值特征量可以评估提离60 mm以下板件厚度变化,到峰时间和板厚呈线性关系,且不受提离变化影响。通过对比发现到峰时间特征量优于电压峰值,该特征量能有效地用于铁磁性材料的厚度检测,且检测范围大。     

乳化炸药套管装药实验研究

文章研究了乳化炸药套管装药的阻隔防爆性能。通过改变套管中心管材质、粗糙度及药层厚度等参数,系统地分析了乳化炸药套管装药条件下的阻隔防爆效果,得到不同材质的中心管套管装药的临界药层厚度。光滑实心钢棒的临界药层厚度小于2．5ram;壁厚1．0mm的不锈钢管以及装满碳酸氢钠的壁厚0．3mm不锈钢管的临界药层厚度小于3．0mm;粗糙木棒的临界药层厚度介于2．5mm和4．0mm之间;而壁厚0．3mm的不锈钢管与光滑实心木棒的临界药层厚度大于4．0mm。外部约束强度越强,套管装药爆轰传播长度越长。置于钢板上时套管爆轰传播的长度为310．0mm,悬吊时爆轰长度为270．0mm。     

基于平钢板连接件的钢-RPC组合桥面板抗剪试验研究

该文提出了采用平钢板剪力连接件连接的钢-RPC组合桥面板结构,该结构不仅能解决公路钢桥沥青铺装层的病害,还能有效地提高桥面横向刚度,有助于缓解U肋加劲处应力集中和疲劳开裂现象。为了掌握该组合结构界面抗剪性能,连接件板厚分别取10 mm和4 mm,进行了两组平钢板连接件的推出试验,试验考察了平钢板连接件厚度对抗剪破坏形态及承载力的影响。结果表明:平钢板厚度较小时,表现为平钢板连接件根部受拉屈服;厚度较大时表现为连接件附近混凝土被压碎,工作机理类似于型钢连接件。10 mm板厚连接件相比4 mm板厚抗剪承载力提高了43.6%,抗剪刚度提高了35%,同时延性略有下降,但两组试件的延性系数均大于3.5。最后给出了平钢板连接件的抗剪承载力简化计算公式,计算结果相比试验结果偏于安全,可供设计参考。     

第二十一讲 真空卷绕镀膜

正(接2021年第4期104页)A镀铝层厚度的测量由于真空镀铝薄膜的镀铝层非常薄,因此不能用常规的测厚仪器检测其厚度,通常在线可以通过电阻测量辊测量表面电阻,测量透过镀层的光密度和测量镀层的高频涡流感应电流等三种方式现实。离线用四探针电阻仪或欧姆表测量表面电阻。a电阻法电阻法是利用欧姆定律来对镀铝层的厚度进行测量,根据欧姆定律R=ρ×L/S,单位面积镀铝薄膜的电阻值越小,其镀铝层的厚度越厚,反之则越薄。     

磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT磁电耦合性能的有限元分析

由铁电相和铁磁相组成的磁电复合材料被证明有非常显著的磁电耦合效应,近年来受到越来越多的关注。利用有限元PDE的方法对磁电复合材料PMN-PT/Terfenol-D/PMN-PT的磁电耦合性能进行了分析,主要研究了边界条件、结构尺寸对磁电耦合性能的影响。研究发现,当上下表面y方向固定,其它表面自由时,磁电复合材料长度方向伸缩更加明显,具有更大的磁电耦合系数;铁电相和铁磁相厚度比与磁电耦合系数程非线性关系,当铁电相厚度为1.1mm,铁磁相厚度为1.9mm时,磁电耦合系数具有最大值3.354((V/m)/A/m));当铁电层尺寸保持不变,铁磁层长度超过10mm后,铁磁层长度对磁电耦合系数影响不明显。该理论结果可以用于提高磁电耦合性能同时达到节省材料的目的。     

基于FPGA的金属膜厚检测系统

根据多频电涡流检测原理,设计了基于FPGA的检测系统,实现了涡流传感器的多频激励和阻抗分析,发现传感器的峰值特征频率与被测金属膜厚相关,进而从峰值特征频率捡取金属的膜厚信息.通过对多层铝箔进行测量实验,并采用保形拟插值对实验数据进行拟合,得到满意的测试结果.系统基于FPGA架构,可实现对金属膜厚度的实时、在线测量.     

基于数据融合的脉冲涡流厚度测量方法

在脉冲涡流检测中,通常使用响应信号的特征值,如峰值时间、峰值等来测量材料的厚度或缺陷的深度。该文提出一种新的测量方法对几何参数和材料电磁参数进行分离,实现厚度的测量。把被测对象的厚度被划分为一系列的标准厚度,每累加一次厚度,就会有一个对应频率的激励信号。由于脉冲激励信号拥有丰富的频率信号,可以用来作为厚度的扫描信号。通过对这些信号的分析,当扫描信号对应的厚度大于等于被测厚度时,该信号和参考值有很大区别,可以进行厚度测量。另外,为提高检测精度,引入数据融合的方法来综合数据信息,从而提高方法性能。     

钢管混凝土异形柱耐火性能试验及防火保护层厚度计算方法研究

为了研究钢管混凝土异形柱在偏心荷载作用下防火保护层厚度的计算方法,设计加工了6个多腔式钢管混凝土异形柱试件,研究参数包括截面形状和防火保护层厚度,防火保护层采用非膨胀型防火涂料。通过耐火性能试验研究了试件的破坏形态、温度场分布和耐火极限。结果表明：钢管混凝土异形柱各腔室受火面数量越多,混凝土中心温度越高;防火涂料厚度相同时,截面形状对试件耐火极限影响较小;当防火涂料厚度大于16 mm时,文中试件可达到一级耐火等级的要求。基于有限元软件ABAQUS分别建立了温度场和热力耦合分析模型,有限元结果和试验结果吻合良好。在不同防火涂料厚度下进行了参数分析,发现荷载比(n)和混凝土强度(f_ck)对有无防火涂料试件耐火极限的比值(t_e/t₀)影响较大,基于参数分析结果提出了钢管混凝土异形柱在偏心荷载作用下防火涂料厚度的设计方法。     

不同厚度碳纤维布/环氧树脂复合材料孔隙率超声衰减模型

复合材料中孔隙的存在造成了材料性能的下降,因此,对材料孔隙的检测至关重要。本文利用异丙醇(IPA)添加量的不同,制备了不同层数、不同孔隙率含量的碳纤维(CF)布/环氧树脂层合板试件。采用脉冲反射法测试计算了CF布/环氧树脂层合板试件的超声衰减系数,通过金相显微分析对孔隙的分布、形状及尺寸进行了表征,运用MATLAB对金相显微图进行分析得到试件的孔隙率。讨论了孔隙率对材料的声速、声阻抗及超声衰减系数的影响规律,利用4组不同层数样本试件的孔隙率和超声衰减量的试验数据,给出了基于模型的孔隙率与材料层数、超声衰减量的拟合公式。结果表明,随着IPA添加量的增加, CF布/环氧树脂层合板(2 mm)孔隙率从1.09%增加到4.16%,材料的声速和声阻抗均下降,超声衰减系数从2.51 dB/mm增大到5.34 dB/mm。孔隙率为1%时,厚度从2 mm (8层)增加到5 mm(20层),衰减系数增大了0.54 dB/mm。     

飞机结构腐蚀检测中的脉冲涡流无损检测技术

对脉冲涡流无损检测技术的工作原理进行了分析，建立了脉冲涡流的检测系统对加工的模拟飞机多层结构的试件进行了测试，提取其时域瞬态感应信号的峰值和过零时间作为特征量，对出现在飞机多层结构第二层中的腐蚀缺陷进行了定量检测，试验结果和理论分析相一致，证明了脉冲涡流检测方法的有效性，由于其具有快速和定量化的优点，因而在飞机结构的腐蚀检测中具有广阔的应用前景．     

电涡流传感器电路设计

在无损测量当中,电涡流传感器测量因为能够实现工件在线非接触测量,测量精度高、无污染、制作价格低廉等优点,一直被作为一种重要的检测设备,在涡流技术高速发展的今天,电涡流的优势越来越明显应用也越来越广泛。电涡流传感器是电涡流测量淬火层厚度的核心部分,传感器的测量精度直接影响整个测厚设备的精度,传统的电涡流传感器包括测量探头、整流滤波电路的设计、放大器的设计等,电涡流传感器的精确测量也离不开位移测厚标定器,这里主要研究电涡流测厚核心电路的设计。     

玻璃包覆铁基合金微丝的微结构与吸波性能

采用熔融纺丝工艺制备了玻璃包覆Fe基非晶合金微丝,通过X射线衍射分析研究了工艺条件对其微结构的影响,采用扫描电子显微镜分析了拉丝速度对微丝直径、玻璃包覆层厚度等结构参数和形貌的影响,利用微波矢量分析仪测量了2～18GHz的复磁导率和复介电常数,计算模拟了1mm厚度单层吸波材料的吸波性能.结果表明,通过冷却水急冷淬火可以获得非晶态结构,氩气保护可以防止合金氧化;拉丝速度提高有利于减小微丝直径,但玻璃包覆层的体积含量也随之增加;由该玻璃包覆Fe基非晶合金微丝设计的薄层吸波材料,在3～18GHz的宽频段内可以获得＜-2.5dB的微波吸收性能.     

应用脉冲涡流检测金属表面裂纹的研究

脉冲涡流检测方法是涡流检测技术的一个新兴的分支.本文介绍了脉冲涡流检测技术应用于检测金属表面裂纹.实验结果表明：经综合考虑了裂纹深度、材质对测量结果的影响之后,发现裂纹深度和涡流信号幅值峰值之间有着深远的关联.借此可以初步的量化的判断裂纹深度.     

焊接速度对钛/钢搅拌摩擦焊接头宏观及界面形貌的影响

目的研究焊接速度对钛/钢搅拌摩擦焊接头的成形及界面特征影响。方法采用搅拌摩擦焊技术实现了2 mm厚钛/钢板材的对接焊,采用OM及SEM对钛/钢接头的成形及界面特征进行分析,并利用EDS对界面处的元素分布进行了分析。结果焊接速度为23.5~60 mm/min时,焊缝中心形成了以钛为主的"洋葱环"。"洋葱环"内部涡流分布着条带状及颗粒状的Fe-Ti反应物,为金属间化合物或固溶体。焊接速度为75 mm/min时,界面处反应层厚度约1μm,焊接速度为60 mm/min时,界面处反应层厚度约5μm,焊接速度为47.5mm/min时,界面处反应层厚度约5~60μm。结论随着焊接速度的增加,钛/钢搅拌摩擦焊焊缝表面成形由粗糙变得光滑,随焊接速度的降低,界面处的钛/钢冶金反应程度变强,界面反应层厚度逐渐增大。     

基体对高锰钢辙叉爆炸硬化效果的影响

为了研究基体对高锰钢辙叉爆炸硬化效果的影响,使用厚度3mm、密度1.38g/cm3的板状炸药分别在50mm厚钢板上、空气中及沙土上对高锰钢辙叉试件进行爆炸硬化。试验结果表明,在钢板上、空气中和沙土上对高锰钢进行爆炸硬化后,高锰钢辙叉试件的硬度分别提高了85.1%、76.6%和82.6%。与在钢板上和空气中相比,在沙土上对高锰钢辙叉试件进行爆炸硬化既能保证硬化后辙叉试件的硬度≥350HB,又能保证辙叉试件的整体不发生严重的变形。     

基于脉冲涡流热成像的面内方向性热扩散率测量

针对导电材料面内方向性热扩散率的测量,提出脉冲涡流热成像法这一新方法。该方法采用感应式脉冲线激励源,在导电试件表面形成沿一定方向的感应涡流,实现局部热激励,在非稳态条件下实现了材料面内方向热扩散率的测量;简单调节试件与线感应激励线圈的角度,就可以快速无损非接触地测量试件在垂直线圈方向上的热扩散率值。对感应线激励下面内热传导及高斯温度分布进行了分析,分别对AISI304不锈钢、纯铁、纯镍3种材料的热扩散率进行了测量,测量结果与手册值相符,偏差小于9.0%,相对扩展不确定度分别为3.18%,3.72%,3.70%。     

基体对高锰钢辙叉爆炸硬化效果的影响

为了研究基体对高锰钢辙叉爆炸硬化效果的影响,使用厚度3mm、密度1.38g/cm3的板状炸药分别在50mm厚钢板上、空气中及沙土上对高锰钢辙叉试件进行爆炸硬化。试验结果表明,在钢板上、空气中和沙土上对高锰钢进行爆炸硬化后,高锰钢辙叉试件的硬度分别提高了85.1%、76.6%和82.6%。与在钢板上和空气中相比,在沙土上对高锰钢辙叉试件进行爆炸硬化既能保证硬化后辙叉试件的硬度≥350HB,又能保证辙叉试件的整体不发生严重的变形。     

基于集成霍尔传感器的脉冲涡流无损检测装置

脉冲涡流是近几年新发展起来的一种无损检测技术 ,与传统涡流不同 ,脉冲涡流通过测量磁场最大值出现的时间来确定缺陷的位置。本文采用集成霍尔传感器来对脉冲涡流产生的磁场进行测量 ,试验结果证明集成霍尔传感器使用简单、灵敏度高 ,适于在低频时对弱磁场进行定量检测。     

管状金属基体涂层厚度测量的有限元分析

基于涡流检测技术,针对管状金属基体涂层厚度测量问题,建立对应三维涡流场问题的有限元模型,通过加载正弦激励信号,分析平板和管道凹面上感应涡流的分布情况,计算曲率半径大小以及提离变化对线圈阻抗信号的影响,以空载线圈的阻抗信号为参照,对平板和凹面涡流线圈的阻抗值进行归一化处理,得到线圈阻抗变化与涂层厚度之间的关系曲线。选取3种不同曲率的管材试件进行实验,仿真计算结果与实验结果相符合,为曲面涂层厚度的实际检测应用提供可靠的理论依据与技术支持。