航空发动机涡轮叶片缺陷弱磁检测方法研究

针对航空发动机涡轮叶片边缘裂纹缺陷难以进行检测的难题,提出了一种基于弱磁检测技术缺陷判定方法的新算法。首先从理论上分析了弱磁检测技术对涡轮叶片边缘裂纹缺陷检测的可行性,其次,为减少检测提离高度设计了扫查工装并在地磁场环境下对人工刻伤的涡轮叶片进行弱磁检测,最后通过磁梯度法与极值法相结合的方法对原始信号进行数据处理,提取异常信号。结果表明:裂纹处磁感应强度信号变化明显,缺陷检测位置误差在2.5 mm以内;磁梯度法与极值法相结合能减少噪声干扰,提高信噪比,放大缺陷信号;裂纹深度在0.2~0.4 mm时,磁感应强度信号随裂纹深度增加而增加。该方法对深度在0.4 mm以内的涡轮叶片裂纹缺陷检测具有可行性,缺陷信号判别明显。     

管道多单元磁轭法轴向磁化有限元分析和设计

利用有限元方法对局部管道、磁轭法磁化结构及外围空气进行了三维实体建模,通过求解计算,定量分析了线圈安匝数、铁芯截面积以及接触面气隙对管道磁化场的影响;求解了有柱状缺陷和周向缺陷时,缺陷漏磁场的分布情况。研究结果表明:磁化器安匝数越大,铁芯截面积越大,接触面气隙越小,管道磁感应强度越大;磁感应强度在缺陷处出现极值和方向变化。     

检测方向对对接焊缝弱磁检测的影响研究

利用弱磁检测技术对碳钢对接焊缝内部缺陷进行检测,针对传感器检测方向对对接焊缝弱磁检测结果的影响,设计了系列试验。试验结果表明:三个方向的弱磁检测结果分布规律不变,出现磁异常的位置保持一致;当传感器的提离高度增大时,缺陷处的磁感应强度减小,对缺陷信号的分辨能力降低;弱磁检测具有一定的方向性,不同的检测方向对不同类型缺陷的检测能力不同。     

基于磁机械效应的列车轮对勒伤检测方法

轮对的勒伤缺陷对火车的运行安全危害严重。提出了基于微磁的检测方法，分析了磁机械效应原理，试验研究了列车轮对勒伤部位因应力集中导致的磁场分布变化，研制了勒伤检测仪。实验研究表明，该方法对勒伤缺陷十分敏感，具有良好的检测效果。     

硬质合金棒材超声检测技术的改进

本文通过不同尺寸截面硬质合金产品的侧壁效应程度、不同长度硬质合金棒材的底波反射幅度高低、同一灵敏度下不同规格探头的始波占宽等测试,研究了硬质合金棒材直径和长度、探头的频率等因素对硬质合金棒材内部缺陷检测率的影响规律。利用现有的探头灵敏度测试试块,验证了现有探头的缺陷检测率。研究结果表明,硬质合金棒材直径越小,侧壁效应越明显,缺陷检测率越低;棒材长度越大,反射回波能量越低,缺陷检测率也越低;探头的频率影响棒材内部缺陷检测率;现有探头的缺陷检测率不高,不能满足硬质合金棒材内部质量控制要求。根据硬质合金棒材内部大多数的缺陷方位与棒材检测面成一定夹角的特点,对探头发射波声束线的角度进行了改进,通过比较两种改进探头的脉冲波形及频谱性能,指出了脉冲波形比较平稳、频谱比较窄的改进探头能提高棒材内部缺陷的检测率,并通过实验得以验证。     

基于持续激励红外热像技术的聚乙烯管热熔接头缺陷检测

针对热熔连接聚乙烯管道的接头结构特点和材料热特性,建立了聚乙烯管道热熔接头内部缺陷的红外检测模型,首次提出了基于持续激励双面透射检测的聚乙烯管红外热像检测方法. 采用有限元模拟和试验研究相结合的方法,对聚乙烯管热熔接头内部孔洞缺陷进行检测对比,验证了检测方法和研究手段的可行性和有效性,得到了孔洞缺陷的红外识别方法. 结果表明,试验和模拟获得的接头外表面温度随时间变化的趋势基本一致,缺陷热像图形基本相同,缺陷检测特征参数指标良好;从红外检测热像序列图中可以清晰地识别出缺陷位置和相对大小,持续激励红外热像透射检测法可作为一种对聚乙烯管进行无损检测评价和健康监测的新型方法.     

油气长输管道管体损伤的高速涡流磁场检测

针对油气长输管道外壁缺陷影响管道安全运行的问题，提出了一种基于动生涡流磁场的无损检测方法。借助ANSYS Electronics有限元分析软件分析了管道表面缺陷参数、检测速度与动生涡流磁场之间的关系，发现在不同管道表面缺陷参数下，动生涡流磁场会根据缺陷形状、尺寸的差异反馈出不同的磁感应强度信号，缺陷尺寸越大，信号反馈越强烈；随着检测速度的提高，动生涡流的磁感应强度逐渐增大，但整体变化趋势基本一致。根据工程实际研制了基于动生涡流磁场的管道无损检测试验装置，开展了试验研究，得到了与仿真相同的规律性结果，从而验证了该技术的可行性，表明动生涡流磁场无损检测方法能够对管道缺陷进行精准定位与辨别。     

冷轧轴承套圈应力集中磁记忆无损检测仿真与实验研究

局部应力集中形成的裂纹是导致轴承套圈失效的主要因素,目前,金属磁记忆方法是检测铁磁性构件早期损伤或应力集中的有效手段。为了实现冷轧轴承套圈磁记忆检测信号与缺陷应力关系的研究,基于ANSYS软件平台,建立了含孔洞缺陷的环坯冷轧三维有限元模型以及轴承套圈磁记忆检测三维有限元模型,研究了冷轧过程孔洞缺陷附近应力分布规律;基于力磁耦合分析,研究了冷轧轴承套圈孔洞缺陷及应力集中处的磁场分布规律,揭示了孔洞缺陷及应力集中处的磁记忆信号切向和法向的变化特征。结果表明在冷轧轴承套圈孔洞缺陷及应力集中区域附近,磁记忆信号发生跃变。     

石英纤维复合材料热加载激光剪切散斑检测有限元分析

在石英纤维增强树脂基复合材料平板上钻直径和深度不同的盲孔,模拟材料内部的孔洞缺陷。以单个盲孔缺陷为研究对象,建立尺寸为100mm×100mm×6mm(长×宽×厚)的分析模型,采用顺序耦合热应力分析方法,对复合材料热加载激光剪切散斑检测进行有限元分析,研究了加载载荷、加热时间、冷却时间以及盲孔缺陷直径和深度对激光剪切散斑检测信号的影响规律。结果表明,增大加载载荷和增加加热时间能够有效提高缺陷的检测效果;延长冷却时间并不能提高缺陷的检测效果,降低了检测效率。盲孔缺陷直径越大,深度越小,越容易被检测出来;不同深度的5mm盲孔缺陷均无法被有效识别。     

基于模糊聚类双谱的磁瓦内部缺陷无损检测方法

为解决磁瓦内部缺陷较难检测的问题,提出一种模糊聚类双谱分析方法用于其内部缺陷的无损检测。该方法以磁瓦在受到撞击时产生的声振信号作为研究对象,利用双谱分析发现内部缺陷与双谱峰值的分布区域具有映射关系,并且模糊聚类处理后的归一化双谱能明显地反映这一特征。根据这个规律,通过将模糊聚类双谱的对角线切片划分为若干频段,并计算切片指定幅值所在的频段建立内部缺陷识别规则。最后由验证试验评估该方法的可行性,得到了92.5%以上的识别精度。试验表明:模糊聚类双谱在磁瓦内部缺陷声振检测中具有一定实用性。     

弱磁检测技术在玻璃纤维中的应用研究

针对玻璃纤维极易在生产过程中产生各种缺陷和材料内部损伤的问题，提出一种基于地磁场环境下的弱磁检测法。首先分析了玻璃纤维弱磁检测的可行性，然后在地磁场环境没有任何激励的情况下，用实验室开发的阵列型磁性探伤仪对玻璃纤维进行测试，将测试结果与切割验证后的实际缺陷位置进行比较。结果表明，弱磁检测法对玻璃纤维中孔洞检测效果很好，检测结果的二维成像可以将母体中缺陷以图形的形式表现出来，使试件检测结果的判定更加直观。     

镍铜合金棒材裂纹的弱磁检测

针对现有无损检测技术难以满足镍铜合金棒材裂纹检测需求的现状,提出一种地磁场环境下的弱磁无损检测方法。首先理论分析镍铜合金棒材的弱磁检测原理和缺陷处磁异常分布特征,其次对含自然缺陷的镍铜棒材进行弱磁检测。采用包络分析法对信号进行处理,并通过金相显微镜、扫描电镜分析,验证弱磁检测镍铜合金棒材的可行性。结果表明:通过对棒材表面磁异常分布特征分析,并结合磁梯度信号的阈值处理和包络分析法处理的结果,实现了镍铜合金棒材内部裂纹缺陷的有效检出,并且裂纹检测精度达到了微米级。     

浅薄缺陷的脉冲漏磁信号特征量提取

为提高脉冲漏磁对浅薄缺陷的检测能力,提出了一种处理检测信号的二次差分方法,分离出在涡流效应的阻尼作用下产生的脉冲漏磁信号中的涡流分量,即二次差分信号。从二次差分信号中提取出了浅薄缺陷深度的新特征量——峰值时间Pt,并验证了二次差分方法的可行性。试验结果表明,和信号幅值大小相比,将Pt作为浅薄缺陷特征量,在检测浅薄缺陷时对缺陷深度的分辨率较高,同时能够克服检测探头提离所引起的缺陷特征量分辨率严重下降的问题。     

焊接缺陷磁光成像磁场分布数值模拟与试验分析

以激光对接焊的焊接缺陷为对象,研究基于数值模拟的焊接缺陷漏磁场的分析方法. 建立对接焊焊接缺陷检测的三维模型,利用漏磁场理论对比分析不同几何缺陷与漏磁场信号之间的关系规律,并用试验进行验证. 结果表明,裂纹的深度越深,磁感应强度越大,未熔合、凹坑分别随着角度、宽度的增大而磁感应强度减小,并且验证漏磁场信号可以作为焊接缺陷检测的依据. 采用RGB分割法对磁光图像进行分割并提取几何特征,用模糊C-均值聚类（FCM）对不同焊接缺陷进行识别,有良好的识别率.     

脉冲漏磁缺陷定位及腐蚀检测

提出了一种脉冲漏磁检测技术和超声测厚技术相结合的方法,应用于铁磁性材料的腐蚀缺陷检测系统中,可进行大面积、快速缺陷检测。设计了一套完整的脉冲漏磁检测系统,通过提取时域的有效特征值,实现了对缺陷的快速定位,因脉冲信号具有很宽的频谱,其感应信号更有利于反映缺陷的信息,并采用超声测厚仪对腐蚀缺陷的深度进行定量检测。通过试验表明了所采用方法的可行性和有效性,具有较大的应用价值。     

有限元法与BP神经网络在红外检测信号处理中的应用

应用有限元分析和BP神经网络分析主动加热式红外无损检测中影响缺陷定量的因素。对背部开有不同深度、不同直径沉孔缺陷的平板表面采用恒定热流加热。使用有限元分析软件Ansys计算得到表面温度分布云图和温升。将计算数据作为样本训练用于缺陷定量分析的BP神经网络，测试表明神经网络方法对于未知缺陷深度的识别相当有效。研究表明该信号处理技术对红外无损检测具有工程应用价值。     

激光超声技术在先进复合材料无损检测中的应用研究

为实现航空航天先进复合材料的非接触、高精度检测,研究激光超声技术在复合材料无损检测中的应用。制备预埋人工缺陷的碳纤维树脂基复合材料和陶瓷基复合材料试样,利用自主研制的激光激励、激光探测的全光学激光超声无损检测系统进行试验研究,实现碳纤维复合材料层压结构模拟分层缺陷检测,层压复合材料紧固孔边沿分层检测,以及陶瓷基复合材料分层检测。研究结果表明:激光超声检测技术可以有效检出碳纤维树脂基复合材料内部直径2 mm以上分层型缺陷,可检出碳纤维复合材料紧固孔边沿的小尺寸分层,可表征C/SiC复合材料内部直径5 mm以上分层,在航空航天工程领域应用前景广阔。     

带包覆层管道腐蚀缺陷的微磁检测技术

本研究基于微磁无损检测技术,以预制腐蚀缺陷的带包覆层管道为研究对象,分析微磁无损检测技术对于带包覆层管道检测的可行性。首先验证了缺陷大小对检测结果的影响,然后建立了包覆层厚度对磁场强度衰减的影响模型,并利用试验验证了该模型的准确性。研究证明了微磁无损检测技术应用于管道检测的优势,为带包覆层管道腐蚀缺陷的微磁检测技术工程实用奠定了基础。     

承压设备的电磁检测新技术检验

电磁检测包括涡流检测、漏磁检测、磁记忆检测、微磁检测等,是近年来承压类特种设备无损检测研究领域的热点。文章介绍了电磁检测新技术的基本概念、特点、国内外发展和应用现状,开展了电磁检测相关试验,并对试验结果进行了初步分析,探讨了目前电磁检测新技术在承压类特种设备检验检测领域中存在的应用问题,提出了改进的技术措施。