三层复合结构热无损检测的建模与有限元仿真

论述三层复合结构板热无损检测(TNDT)的建模和基于有限元法的计算机仿真。在柱坐标系下建立三层复合结构板TNDT的数学模型;讨论用有限元法求解轴对称结构的瞬态热传导问题。利用有限元分析软件ANSYS模拟了热无损检测信息参数随缺陷大小和深度的变化,深入地分析缺陷参数(如大小和深度)与信息参数(如最大温差和最大对比度)的基本关系。结果显示,在缺陷深度一定时,最大温差与缺陷半径成正比,最大对比度与缺陷半径成正斜率的线性关系;而在缺陷半径一定时,最大温差和最大对比度与缺陷深度分别成一定的非线性函数关系。其研究结果为制定飞机上铝胶接结构板的热无损检测方案提供了有益的参考。     

红外锁相法热波检测技术及缺陷深度测量

研究了红外锁相法热波检测技术的原理、缺陷深度测量及在蜂窝夹层结构及焊接构件检测中的应用。建立了二维热传导有限差分模型,采用该模型计算了强度按正弦规律变化的热流引起试件表面温度变化的历程,基于锁相法提取了有缺陷与无缺陷处的准稳态温度变化,并计算了二者的相位差。然后,建立了热波在试件中传导的热-电等效模型,利用该模型对红外锁相法热波检测技术进行了仿真研究,得到了缺陷深度和反射热波与入射热波相位差之间的关系。最后,采用红外锁相法热波检测技术对模拟缺陷的蜂窝夹层结构试件和实际焊接构件进行了无损检测试验。结果显示,有限差分模型和热-电等效模型计算有缺陷与无缺陷处的相位差与试验结果基本一致,偏差5%,表明采用红外锁相法热波检测技术能够快速、准确地获得缺陷大小、位置等,该技术也适用于有复杂曲面结构的构件。     

基于红外锁相法的热波检测技术及缺陷深度测量-1

红外锁相法热波检测技术（Lock-in Thermography）是一种基于热波处理的主动式红外热成像检测技术,适用于复合材料及复杂结构构件的无损检测,已广泛应用于航天航空、汽车、机械、电力等领域。本文着重介绍了阐述了红外锁相法热波检测技术的原理、缺陷深度测量及在蜂窝夹层结构及焊接构件检测中的应用。采用有限差分法计算了强度按正弦规律变化热流引起试件表面温度变化历程,并采用锁相法提取了有缺陷与无缺陷处的稳态温度变化和计算二者相位差,与试验结果接近。建立了热波在试件中传导的热—电等效模型,利用该模型对红外锁相法热波检测技术进行了仿真研究,得到了缺陷深度和反射热波与入射热波相位差之间的关系,该模型计算结果与试验结果基本一致。采用红外锁相法热波检测技术对模拟缺陷的蜂窝夹层结构试件和实际的焊接构件进行了无损检测试验研究,结果表明,采用红外锁相法热波检测技术能够快速、准确的获得缺陷大小、位置等,该技术对具有复杂曲面结构的构件也十分优越。     

复合材料缺陷的脉冲热成像有限元模拟研究

针对脉冲红外热成像对复合材料的无损检测能力问题,利用有限元数值分析法模拟了脉冲加热红外成像无损检测过程。建立了"在复合材料上表面施加不同的热流边界条件",而在其下表面施加自然对流换热边界条件的有限元模型,研究了不同复合材料内部缺陷对材料表面温度分布产生的差别,具体研究了脉冲形状、脉冲加热时间、缺陷类型等因素对含有平底孔缺陷复合材料表面温差变化和对比度变化的影响。研究结果表明,缺陷深度越浅且越大,表面温差和对比度会越大;而热流量越大,表面温差越大,但对比度不变。该有限元模拟为研究脉冲加热红外热成像的复合材料缺陷检测提供了数值模型。     

基于脉冲位相的红外热波无损检测测厚方法研究

为进一步实现红外热波无损检测中缺陷深度测量,提出基于脉冲位相分析的数据处理方法。对脉冲红外热波无损检测的时间信号进行傅立叶变换（FFT）,提取位相频率信息,根据热波频率与传导深度的关系完成缺陷深度的检测。以热传导较快的铝材料为例,对自行设计深度不同的平底洞缺陷给出此方法的实验结果,通过Matlab中FFT分析得到的不同深度平底洞缺陷在不同频率下的位相曲线及VC++中得到的位相序列热图,实验结果表明了脉冲位相对缺陷深度检测的可行性,缺陷实际深度关系与实验计算深度存在d≈1.98μ 的关系,同时位相图有效抑制了噪声的干扰,为材料和结构内部缺陷检测提供了一种有效处理方法。     

基于有限元仿真的涡流探头特性研究

涡流检测在工业生产及设备运行维护等无损检测技术领域占有重要地位。文中介绍一种用于无损检测的涡流探头,探头由1个激励线圈与2个接收线圈组成。激励线圈在电压信号的激励下,在试件中产生感应涡流,试件中涡流随缺陷发生变化,接收线圈捕获到涡流产生磁场的变化,以此分辨试件表面缺陷。分别对涡流探头的激励线圈、接收线圈进行理论分析,使用有限元仿真软件Maxwell对传感器进行建模与仿真。采用数值方法分析探头在正弦波电压激励下的工作方式,铝试件与Q235试件表面涡流分布与探头输出特性。仿真分析了涡流效应对Q235材料探头输出的影响。对Q235试件中不同缺陷深度对探头输出电压大小的影响进行了分析。根据仿真结果,进行了探头实物制作,获得了探头在不同缺陷深度的输出信号,通过实验验证了探头对缺陷检测的有效性。     

基于SVD算法的红外热波无损检测方法研究

针对采用红外热波无损检测技术对材料缺陷进行特征提取的技术空白,提出了一种新的基于奇异值分解(SVD)的红外序列图像特征提取方法。研究表明对重构的缺陷相空间矩阵进行奇异值分解,其空间与时间基向量包含了缺陷静态空间与动态热量变化的特征信息。在缺陷代数特征的基础上,提取具有时空信息的特征值构造缺陷特征向量。实验分析表明,通过对热障涂层缺陷进行特征提取,在运用RBF神经网络进行缺陷的分类验证中取得了较好的效果。     

基于脉冲位相的红外热波无损检测法测量缺陷深度

提出了基于脉冲位相分析的数据处理方法以实现红外热波无损检测法对缺陷深度的测量.对脉冲红外热波无损检测的时间信号进行傅里叶变换(FFT),提取位相频率信息,根据热波频率与传导深度的关系完成缺陷深度的检测.以热传导较快的铝材料为例,对自行设计的深度不同的平底洞缺陷进行实验,并通过应用Matlab的FFT分析得到不同深度平底洞缺陷在不同频率下的位相曲线,同时,应用VC++得到位相序列热图.实验结果表明了脉冲位相对缺陷深度检测的可行性,缺陷实际深度与实验深度存在d≈1.98 μ的关系,同时位相图有效抑制了噪声的干扰,为材料和结构内部缺陷检测提供了一种有效处理方法.     

卷弹簧中超声导波传播特性及对缺陷症状的敏感性分析

卷弹簧作为重要的储能元件,是很多重要器件的关键功能件,为了确保器件在役功用,利用超声导波对卷弹簧缺陷进行检测。建立有限元模拟分析平台,研究了卷弹簧中超声导波的传播特性;利用该模拟分析平台设计并进行正交试验,深入研究了缺陷特征与导波检测回波的相互关系。结果表明:导波激励频率越高,导波在卷弹簧中衰减越快,信号幅值随传播距离的增大而减小;卷弹簧缺陷的径向深度、周向弧长和缺陷与轴向夹角3个缺陷症状中,径向深度对导波检测回波的影响最大,回波幅值随径向深度的变化呈规律性变化。研究结果为卷弹簧的超声导波检测装置的研制奠定了技术基础。     

基于扰动涡流分析的中冷器故障诊断方法

阐述了感应线圈测出由缺陷引起电流扰动导致的磁通变化的理论方法.制作了奥氏体不锈钢材质焊接试块,对焊缝缺陷深度与图形幅值大小之间的关系进行了分析,讨论了影响检测信号的因素和规律.通过试验及检测表明,此方法可以将缺陷检测出来并能确定深度,满足工程检测的要求.     

基于三维热传导模型的风力机叶片缺陷深度检测

基于等效源法建立了含缺陷叶片三维热传导模型,解决了一维导热模型不能有效预测各向异性材料缺陷周围三维热流的问题,实现了用脉冲红外热像技术对大型风力机叶片缺陷深度进行准确评估.通过线性坐标变换将含缺陷叶片三维导热方程简化为各向同性问题,再用分离变量法求得第三类边界条件下的缺陷区表面过余温度解析解,建立了缺陷几何尺寸、过余温...     

基于多相耦合的含缺陷埋地管道外爆破坏影响因素研究

含缺陷埋地管道受到外爆载荷作用时缺陷处可能会发生贯穿,并进一步引起管道大面积破坏。考虑含缺陷管道与管内流体的流固耦合作用、土体与管道间的接触作用,建立了土体-含缺陷管道-流体的外爆多相耦合模型。基于损伤积累的破坏准则,计算管道缺陷处在外爆载荷作用下的损伤积累比率,分析了管道破坏的损伤积累过程。通过对比不同缺陷深度、形状,探讨缺陷结构对管道破坏的影响;并通过改变炸药量、爆心距,探讨外爆载荷对管道破坏的影响。结果表明:缺陷损伤在壁厚方向外侧大于内侧,二者之间的差值随时间推移而减小,最终二者损伤达到极限使管道破坏。损伤值随缺陷深度的增加而增大,圆形缺陷要比菱形和椭圆形对爆炸波抵抗能力强80%;管道损伤速度随炸药量增加而增大,1 m爆心距比3 m的损伤值高出2140%,管道破坏对爆心距的敏感度高于炸药量。研究成果可为工程爆破施工和预防含缺陷管道的外爆破坏提供参考。     

基于深度学习特征匹配的铸件微小缺陷自动定位方法

针对射线实时成像检测中精密铸件微小缺陷自动定位的需要,提出一种基于深度学习特征匹配的铸件缺陷三维定位方法。模拟选择注意机制的中央-周边差算法,提出以视觉显著度为尺度,从射线图像复杂背景中检测出微小缺陷及其区域,以定义的区域中央点为待匹配点;然后,提出构造深度卷积神经网络自动提取微小缺陷区域的深度学习特征,通过深度学习特征矢量的相似度,实现在不同视角下投影图像中的同一微小缺陷点的自动匹配;最后,基于平移视差测距原理计算缺陷匹配点的三维空间坐标。实验表明,基于深度学习特征匹配的方法能够正确搜索平移前后投影图像中的同一缺陷点,以此为基础,利用视差测距原理实现了微小缺陷匹配点的自动准确定位,深度定位误差小于5.52%,能够满足对精密铸件微小缺陷智能评判的需要。     

数控加工普通螺纹切削深度的计算与修正

分析了使用数控车床加工普通螺纹时，关于螺纹切削总深度的计算与修正，探索在螺纹车刀刀尖圆孤半径R变化的情况下，螺纹切削总深度K值的计算新方法，以保证螺纹的加工质量。     

圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号的解析计算

将傅里叶变换理论应用于圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号的求解,提出了一种缺陷检测信号的解析计算方法。首先分析了缺陷检测信号谐波系数随缺陷尺寸变化的规律,而后根据电磁波反射与折射理论建立了圆台状差分传感器磁场解析模型,并根据谐波系数随缺陷尺寸变化的规律得到了任意缺陷检测信号傅里叶变换系数的通用表达式,最后经傅里叶反变换得到了任意缺陷的时域差分检测信号。通过实验对所提算法进行了验证,结果表明:该算法可准确求得圆台状脉冲涡流差分传感器缺陷检测信号,且具有较快的计算速度。     

红外快速缺陷检测的数值模拟

为了定量研究红外无损检测中缺陷深度和形状的问题,首先对带有内部缺陷的平板试件建立了热传导的物理和数学模型,并对不同深度缺陷的情况进行了仿真分析和理论计算,得出了缺陷深度的理论计算方法;然后在已知缺陷深度的情况下利用ANSYS对内部具有不规则缺陷的试件进行了仿真试验,并采用共轭梯度法来定量计算内部缺陷的形状.研究结果表明...     

非调质钢的磨削强化试验

磨削强化处理技术是利用磨削热替代高、中频感应淬火热源对钢件表层进行强化处理，将磨削加工与表面强化合为一体。对非调质钢进行磨削强化开展研究，通过变切深和变进给磨削强化试验，研究强化层深度的变化规律，对试件的金相组织进行分析。研究表明非调质钢磨削强化是可行的。     

Quantification of defects depth in glass fiber reinforced plastic plate by infrared lock-in thermography

The increasing use of composite materials in various industries has evidenced the need for development of more effective nondestructive evaluation methodologies in order to reduce rejected parts and to optimize production cost. Infrared thermography is a noncontact, fast and reliable non-destructive evaluation technique that has received vast and growing attention for diagnostic and monitoring in the recent years. This paper describes the quantitative analysis of artificial defects in Glass fiber reinforced plastic plate by using Lockin infrared thermography. The experimental analysis was performed at several excitation frequencies to investigate the sample ranging from 2.946 Hz down to 0.019 Hz and the effects of each excitation frequency on defect detachability. The four point method was used in post processing of every pixel of thermal images using the MATLAB programming language. The relationship between the phase contrast with defects depth and area was examined. Finally, phase contrast method was used to calculate the defects depth considering the thermal diffusivity of the material being inspected and the excitation frequency for which the defect becomes visible. The obtained results demonstrated the effectiveness of Lock-in infrared thermography as a powerful measurement technique for the inspection of Glass fiber reinforced plastic structures.     

钢轨漏磁检测仿真分析及试验研究

为保障高速铁路的行车安全,针对现有高速铁路钢轨轨面伤损检测的需求,设计了一种携带有漏磁检测装置的钢轨探伤小车,并分析了钢轨探伤小车的结构组成和漏磁检测装置的检测原理。同时,在有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ中建立了钢轨轨面漏磁检测的三维有限元模型,针对钢轨轨面主要的裂纹类和圆柱形缺陷,在软件中进行了钢轨缺陷的漏磁场特征仿真分析。通过计算分析,得出钢轨缺陷漏磁检测信号与传感器提离值、裂纹类缺陷长度、裂纹类缺陷深度、圆柱形缺陷直径、圆柱形缺陷深度的对应变化关系。最后,通过制备人工裂纹类和圆柱形钢轨缺陷,搭建起钢轨漏磁检测的试验平台,通过漏磁检测试验,验证了软件仿真结果的正确性。