岩样损伤红外热像的归一化直方图表征研究

红外热像法是一种评估煤岩损伤有广阔应用前景的手段。通过红外热像中的关键信息进行识别和提取,从而对煤岩损伤状态进行判别。本文对岩样进行了单轴加载,同步采集红外热像和岩样表面裂隙发育图,采用归一化直方图的方式对红外热像进行了分析处理,并利用不同灰度值区间的像素占比对红外热像的细节信息进行了定量表征。结果表明,不同时刻红外热像的灰度值分布能良好反映试样受载破坏过程表面温度和应力值的变化,在主破裂发生时,灰度值区间[240, 255](岩样表面温度29.01℃~33.19℃)的像素点百分比较上一时刻增加13.85个百分点。另外,灰度值区间[224, 255]的像素占比随时间的变化趋势与岩样损伤变量呈高度相关性,这表明基于归一化直方图的红外热像能够很好表征岩样损伤破坏过程。     

主动红外热像技术在航空发动机叶片缺陷检测中的研究和应用进展

叶片长期工作在高温、高压、高速的恶劣工况下,极易出现损伤,及时发现并监控服役过程中叶片损伤对保证飞行安全至关重要。主动红外热成像技术是一种新型无损检测方法,具有无接触、高效率、无污染等优点,对材料近表面裂纹和涂层缺陷具有良好的效果。本文统计归纳航空发动机叶片典型缺陷类型和成因,对比主动红外热像技术的代表性激励方式;针对主动红外热像技术在叶片疲劳裂纹和表面涂层缺陷检测中的应用进行了分析,介绍机器学习和图像识别等智能算法在缺陷识别和定量评估方面的应用;总结归纳了主动红外热像技术面临的难题和未来的发展方向。总体而言,该技术在航空发动机叶片缺陷检测领域具有良好的应用前景。     

基于CNN的金属疲劳裂纹超声红外热像检测与识别方法研究

传统超声红外热像检测与识别金属疲劳裂纹主要是通过图像处理算法提取红外热图像的相关热特征,并与裂纹特征进行匹配,其过程过于繁琐,识别率较低且需要人工筛选有效特征。结合主动红外热成像技术以及卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）在金属结构无损检测与缺陷自动识别中的优势,提出了一种基于CNN的金属疲劳裂纹超声红外热像检测与识别方法。通过超声红外热成像装置对实验对象（文中为金属平板试件）进行检测,获取红外热图像并制作图像数据集。运用设计的卷积神经网络对不同尺寸裂纹的超声红外热图像进行特征提取与识别分类。此外,对所提出的方法与两种常见图像分类网络模型以及支持向量机的分类结果进行对比。实验结果表明,设计的卷积神经网络在该数据集上识别分类准确率为100%,优于其他网络模型和支持向量机的识别分类,可以有效检测与识别金属疲劳裂纹。     

基于红外热像技术的缺陷复合材料损伤演化研究

对分层缺陷复合材料进行静拉伸实验,采用红外热像仪监测了试件表面的温度变化,研究了整个过程中试件温度变化的规律、损伤演化过程、热耗散与损伤过程的关系。结果表明,试件表面的温度先线性下降,后持续升高;当试件温度下降到最低点时对应的应力值是试件屈服的极限值;分层缺陷处最先出现热源点,随着时间的变化,热源范围越来越大;有分层缺陷的复合材料的热耗散因子为55%。红外热像技术能够监测缺陷复合材料的损伤,有利于复合材料的工程应用研究。     

超声红外热像技术中缺陷的自动识别

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,对金属试件疲劳裂纹、复合材料冲击损伤等缺陷具有良好的检测效果。传统缺陷识别主要依靠肉眼识别和专业经验,对缺陷类型、缺陷程度的判断很难定量把握;基于时间序列的缺陷识别算法速度慢、精度差、自动化程度低。本文以超声红外热像技术中裂纹的检测为例,通过对比分析热图像分割区域中裂纹区域与亮点区域的形状、灰度等分布特征,提取了用于裂纹信息识别的特征参量,开发了基于加权支持向量机的裂纹自动识别算法,为实现超声红外热像技术中缺陷的自动识别奠定了基础。试验验证了本文所提特征参量和自动识别算法的有效性。     

基于红外热像法的金属裂纹扩展研究北大核心CSCD

疲劳裂纹是金属结构件在工程实际中常见的失效形式之一,裂纹的扩展则会导致大部分塑性功以热量的形式耗散,因此基于红外热像法的金属结构温度监测是实现裂纹扩展评估的有效方法之一。本文分析了金属裂纹扩展过程中材料的热耦合方程,使用ABAQUS软件进行直接热力耦合数值模拟,揭示了塑性功转化系数、拉伸速度对单轴拉伸载荷下含裂纹的Q235试件表面温度变化的影响规律,并基于红外热像仪测量试验得到了同数值模拟吻合度较高的结果,以此验证了此规律的正确性。结果显示,拉伸过程中试件表面温度经过平稳阶段、稳步上升阶段。裂纹扩展过程中,试件表面温度最高点位于裂纹尖端前方。同时拉伸速度越大,试件断裂时间短,裂纹扩展过程中热损失越小,试件表面温升越大。该结果对金属结构的裂纹监测和预警具有重要意义。     

某型红外热像仪结构改进设计研究

红外热像仪机械环境可靠性是其结构设计最为重要的指标之一.为保证红外热像仪能够经受服役的振动环境,本文以某型红外热像仪故障闭环为契机开展失效机理及结构改进设计研究.基于动态试验结果对红外热像仪有限元模型进行修正.采用有限元数值方法和随机振动疲劳失效理论相结合对故障的产生机理进行了推测.根据分析结果重新对结构改进优化并通过...     

涡流脉冲热像检测中金属疲劳裂纹的生热分析

涡流脉冲热像技术是一种将电磁生热和红外热成像相结合的新型无损检测技术。针对金属疲劳裂纹生热研究不深入的问题,本文以含有贯穿的疲劳裂纹金属平板试件为研究对象,搭建了涡流脉冲热像检测实验系统,并建立了涡流脉冲热像有限元模型,分析了涡流脉冲热像检测中裂纹生热的规律。研究结果表明:在红外热像中,同一时刻越靠近裂纹根部的位置,温升的最大值越大;在激励过程中,裂纹区域的温升逐渐升高,当激励结束时,裂纹区域的温升则具有逐渐下降趋势,并且呈现先迅速后缓慢的下降速度。进一步揭示了裂纹尺寸对裂纹区域温升的影响。     

基于红外热像的网架焊接空心球节点疲劳试验研究

焊接空心球网架结构被广泛使用在带悬挂吊车的工业厂房中。悬挂吊车带来的往复交变荷载会造成网架焊接节点的疲劳破坏。在焊接空心球节点的疲劳试验过程中,借助红外热像仪记录试件表面的温度,得到了试件表面的温升分布,温升高区位于钢管与焊接球的焊接连接球面焊趾处,此区域对应节点最后的疲劳破坏位置。在疲劳试验过程中,焊趾处的温升高区位置几乎不变,当疲劳裂纹穿透球壁厚时,温升高区的位置发生变化。试验表明:红外热像仪可以实时记录焊接空心球节点试件在疲劳试验过程中表面的温度,通过分析温升高区在没有可见裂纹的情况下就可预测疲劳破坏发生的位置,温升高区位置的变化对应裂纹贯穿球壁时节点试件的疲劳寿命。     

红外热成象技术在研究金属疲劳断裂过程中的应用

采用红外热象仪监测高速旋转疲劳样品由循环载荷引起的红外发射以及由此而形成的表面温度分布。确定了红外发射与局部疲劳损伤的关系。通过对疲劳损伤过程红外发射能量的监测结果发现,在接近疲劳寿命后期的温度明显增加的起始来预见疲劳寿命最后阶段的到来。此工作证明,利用红外热成象技术监测受力的金属部件是否过载或者出现裂纹,将为我们提供一种非接触、实时的动态能量研究手段。