国外超声检测仿真软件的研究进展

对法国原子能委员会开发的CIVA,瑞典无损检测模拟中心开发的simSUNDT,加拿大的UTEX科学仪器公司开发的Imagine3D以及美国爱荷华州立大学无损评价中心开发的UTSim等超声检测仿真软件进行了介绍。重点介绍了CIVA中超声仿真单元的三个模块——计算探头超声场的Beam Computation模块和计算超声场与各类缺陷之间相互作用的Mephisto、DefectResponse模块,以及CIVA在数据分析、性能验证和检测方法的设计等方面的应用。     

奥氏体不锈钢厚壁对接焊缝的超声相控阵CIVA仿真与试验

针对奥氏体不锈钢厚壁对接焊缝管道内部缺陷检测的难点,以及为了优化检测工艺和辅助超声信号分析,采用CIVA仿真软件中的超声模块对80mm厚奥氏体不锈钢试块进行了声场模拟与缺陷检测。根据仿真结果,采用设计的带有双面阵相控阵纵波探头的ISONIC2009超声成像系统对试块进行了检测。结果表明,CIVA仿真结果与实际检测结果吻合度较高,CIVA软件可准确、高效地为奥氏体不锈钢厚壁对接焊缝的相控阵检测提供工艺指导,具有较高的应用价值。     

薄壁涡旋铸铁件CIVA超声检测模拟

以薄壁涡旋铸铁件为例,在对材质声学特性进行分析的基础上,运用CIVA软件对超声检测工艺参数进行模拟仿真。结果表明,优化超声检测工艺参数,选择合适的检测频率和探头晶片尺寸,能够保证缺陷检出的灵敏度,对于8 mm薄壁铸件而言,直径12 mm探头检测效果优于8 mm,频率5 MHz的探头优于2 MHz。     

奥氏体不锈钢管道环焊缝的超声相控阵检测

介绍了奥氏体不锈钢管道环焊缝的超声相控阵检测技术方案,阐述了检测过程中相控阵探头的关键参数选择方法,并采用CIVA声学仿真软件对选择探头的声场分布进行模拟,最后通过对奥氏体不锈钢自然缺陷试块进行检测试验,结果表明:手动超声相控阵检测技术能够作为核电站奥氏体不锈钢管道环焊缝常规自动超声检测的有效补充。     

基于CIVA仿真的铜合金导条超声检测研究

通过使用CIVA仿真软件对超声探头的超声声场进行建模仿真,可以得知超声探头在铜合金导条内部的超声声场分布同超声探头的焦距和直径密切相关。仿真结果表明,针对不同的缺陷检测需求,应选择合适的超声探头进行超声检测。对比试验也验证了结果的可靠性。     

基于CIVA仿真的FPSO船体管道相控阵超声检测

首先采用CIVA仿真软件建立了双相不锈钢各向异性焊缝模型，对声场分布和缺陷响应进行了模拟和计算，然后基于ISO 13588-2019和ISO 22825-2017进行了工艺验证，最后采用CIVA仿真制定的相控阵工艺对现场FPSO船体管道进行了检测和缺陷解剖验证。结果表明，CIVA仿真对于各向异性不锈钢焊缝相控阵检测工艺的制定具有较好的指导作用，DMA探头在各向异性焊缝的相控阵检测中具有较高的信噪比和缺陷检出率。研究为FPSO船体管道相控阵超声检测提供了可行的技术方案。     

CIVA仿真软件在核电厂汽轮机叶根相控阵检测中的应用

超声相控阵技术已经逐渐应用于核电厂汽轮机叶根裂纹的定期无损检测中,为了优化检测工艺以及辅助超声信号分析,采用CIVA软件对相控阵检测汽轮机叶根进行了仿真模拟。结果表明,CIVA软件可准确、高效地为相控阵检测叶根的工艺设计、数据分析提供依据,具有一定的应用价值。     

核级高密度聚乙烯管道热熔接头的相控阵超声检测

针对HDPE(高密度聚乙烯)管道热熔接头超声检测声衰减大,检测信噪比低等问题,通过CIVA仿真软件中的超声模块对厚壁HDPE管道进行声场仿真,研究了探头频率、晶片尺寸和阵元排列对管道热熔接头中声场分布的影响,优化了检测用相控阵超声探头参数。采用优化的探头和检测工艺在含标准反射体和典型缺陷的试件上进行声场仿真和检测试验,结果表明,提出的检测工艺可全部检出■914.4 mm管道中预设的不同深度和类型的典型缺陷,整体检测效果较好。     

基于CIVA软件的全聚焦相控阵声场特性仿真

全聚焦相控阵是当前超声无损检测领域的研究热点,但其声场特性和检测工艺方面的研究较少。在CIVA仿真软件平台的基础上,开展了全聚焦相控阵的声场仿真计算与缺陷响应研究。采用相同激发参数和孔径的超声探头仿真常规超声声场和全聚焦相控阵声场,分析比对各自的声场特性。通过缺陷响应研究模拟全聚焦相控阵声场与横通孔之间的作用,并分析了全聚焦相控阵技术的检测能力。该研究工作有望为全聚焦相控阵探头的研发设计以及检测工艺的制定提供参考。     

核电厂核级管道弯头的TOFD检测

选取某核电站RIS/RCP系统最常用规格168 mm×7.1 mm的核级管道,基于CIVA软件对TOFD(超声波衍射时差法)探头检测管道弯头时的声场特性进行仿真,从而选择管道弯头TOFD检测参数,并通过试验选取了检测效果最优的TOFD探头进行模拟件检测试验,验证了TOFD检测技术对于核电厂核级管道弯头检测的适用性。     

板状复合材料X射线成像检测工艺参数仿真计算

为了得到板状复合材料X射线数字成像最佳的检测图像质量,采用CIVA仿真模拟软件计算不同检测电压和检测电流对板状复合材料构件内部间隙X射线数字成像检测结果的影响,得到优化的射线源工艺参数,即焦点尺寸0.8 mm、检测电压100 kV、检测电流9 mA。将该射线源工艺参数应用于含有预制0.5 mm间隙尺寸的试样X射线数字成像检测试验中,间隙尺寸的测量误差仅为2%,表明采用CIVA仿真模拟软件可以指导检测工艺参数的确定,保证检测结果的可靠性。     

承压设备插入式接管角焊缝超声相控阵检测工艺

插入式接管角焊缝的特殊结构和焊缝形式,增加了常规A型超声波对其检测的难度和工艺的复杂性。针对承压设备插入式接管角焊缝容易出现的几类典型缺陷,通过CIVA软件仿真制定检测工艺,同时采用以色列ISONIC 2009相控阵设备对模拟试块进行检测,并与CIVA仿真结果进行了比对。结果表明,插入式接管角焊缝的超声相控阵检测工艺具有良好的检测效果,验证了工艺的有效性,为相控阵检测技术在插入式接管角焊缝中的推广应用提供了相关经验。     

复杂结构焊接件超声相控阵检测的数值仿真

超声相控阵技术由于其技术优越性以及成像功能,已广泛应用于复杂结构焊接件的检测中。但相控阵技术不能完全判断信号来源和信号真实位置,因此需要借助CIVA数值仿真技术,对相控阵检测结果进行有效分析,并对实际检测过程的工艺设计和缺陷评判起指导作用。     

CIVA仿真对核电站蒸汽发生器传热管涡流检验技术的应用评价

研究了CIVA仿真平台对核电站蒸汽发生器传热管涡流检验技术的应用评价。主要利用CIVA仿真平台，对蒸汽发生器传热管检验中所使用的标定管典型人工缺陷进行了涡流检测仿真，并对比了仿真模拟结果与实际检测结果，以验证该技术的可靠性与稳定性。     

飞机二次共固化蒙皮超声检测缺陷信号的识别方法

针对飞机二次共固化蒙皮结构部分位置的典型缺陷,结合CIVA软件理论仿真与实际检测数据的比对,总结出不同类型不同位置缺陷的典型特征。结果可以作为缺陷识别的指导,以便于检测人员更加准确地定性判断缺陷,也验证了CIVA软件仿真可以为检测工艺的制定提供支持。     

相控阵超声检测技术在碳纤维结构分层缺陷检测中的试验

以碳纤维层压结构中容易产生的分层缺陷为研究对象,采用相控阵超声检测技术进行CIVA仿真和检测试验。通过声场及缺陷的建模和CIVA仿真检测试验,得出了碳纤维层压结构分层缺陷的理想检测参数。设计制作了模拟分层试验件,并进行实际检测试验,结果表明相控阵超声技术可以有效地检测该类缺陷。     

插入式管座角焊缝超声声束全覆盖方法与检测试验

为了提高插入式管座角焊缝超声检测的缺陷检出率,提出了利用刚性相控阵在管座上进行扇形扫查,结合柔性相控阵在接管内壁进行线性扫查的方法,从而实现对此类焊缝的声束全覆盖检测。首先,讨论了不同检测面的选择对缺陷检出率的影响;接着,利用CIVA软件仿真并分析了两种检测方法对不同缺陷的检出情况;最后,对自行设计的插入式管座角焊缝试样进行了检测。试验结果表明,同时利用这两种方法进行检测,可以有效提高缺陷检出率。     

TOFD技术的检测盲区计算和分析

对TOFD盲区计算公式中的直通波脉冲时间宽度t_p的取值进行了讨论,试验修正了公式计算结果。分析了上、下表面盲区的特性,归纳了相关影响因素。研究了焊缝型式和形状对检测盲区的影响,并使用CIVA软件进行了盲区的计算机仿真计算。     

涡流阵列检测裂纹的定量仿真研究

通过CIVA软件仿真涡流阵列检测薄板裂纹,基于横向裂纹的空域波形所隐含的长度信息对横向裂纹的长度进行计算。通过CIVA仿真得到感应电压的C扫描图和感应电压空域波形图。依据感应电压空域波形图,分析波形宽度中含有裂纹长度的信息,采用最小二乘法建立裂纹长度与波形宽度的关系式,并进行误差分析。研究结果表明:横向裂纹长度与其对应的空域波形有关,空域波形的宽度随着裂纹的长度的增加而增大;纵向裂纹的空域波形宽度随着裂纹长度的增加而无变化,因此空域波形不包含裂纹的宽度信息;裂纹深度的变化不影响其空域波形的宽度变化。