基于磁导率检测技术的传感器设计研究

磁导率检测技术是一种依据磁导率的变化检测铁磁试件应力集中状态和疲劳损伤程度的无损检测方法,可实现对构件残余寿命的有效评价。依据磁导率检测原理,针对棒状待检构件设计研制一高灵敏检测传感器,考察检测线圈绕线直径、绕线线圈匝数、激励电压对最佳检测频率和检测分辨率的影响。研究发现,最佳激励频率随线径的增加而减少,信号分辨率随线径的增加而增加;绕线匝数与激励最佳频率无关,但与信号分辨率有关;激励电压对最佳频率的范围无影响,但对信号分辨力有影响。该研究结论对研制高灵敏度的磁导率检测仪具有重要意义。     

叶片裂纹声音检测技术研究及应用

提出了对称补偿降噪以及利用希尔伯特变换方法进行降噪和特征信号提取,将噪声信号按对称条件分解,然后利用对称点的信号统计特性相同的特点进行补偿降噪,从而提高了信噪比和系统实时响应能力,克服了监测的非即时性和气流噪声非零均值分布及波动信号对信号提取的干扰。     

基于ACFM检测技术的表面裂纹特征评价方法研究

交变电磁场检测技术(alternating current filed measurement, ACFM)是利用电磁感应原理,通过拾取缺陷处的磁场畸变信号,分析判断缺陷信息的一种电磁无损检测方法。ACFM检测技术在探头扫描方向与裂纹走向一致的情况下检测效果最佳。但在实际检测中,检测的金属表面通常都有油漆层保护,并不知道裂纹走向。因此,该文重点研究裂纹长度、裂纹深度、探头扫描方式、探头起落波动、探头偏离裂纹的水平距离及探头提离高度对ACFM检测信号的影响。实验结果表明:不同的扫描模式,检测信号具有不同的特征,可以从不同的模式特征对裂纹特征进行综合评价。该研究成果可为表面裂纹的检测与评价提供参考。     

天然气长输管道裂纹的无损检测方法

随着社会的不断发展与进步,对于天然气的使用并不陌生了,管道铺设不断增加。但是在输送过程中,对于安全问题还是人们一直担心的。在铺设天然气管道时,管道架设也不断增多,在输送途中一旦出现问题,将会造成不可估量的损失。近年来,检测天然气长输管道裂纹无损,是现阶段不要的研究方向,根据管道裂纹的生产方式,对无损检测技术有很大的帮助,本文就主要对无损检测方法给予探讨和研究。     

考虑磁导率非线性的铁磁材料脉冲涡流检测仿真研究

长期以来,脉冲涡流检测中铁磁材料的磁导率多被视为常数,但这种简化的合理性及其影响尚缺乏充分的证明.本文基于有限元法,建立了探头置于Q235钢板上方的脉冲涡流检测模型,研究了钢板磁导率的空间分布和时间变化规律及其对探头信号的影响,并进行了实验验证.结果表明:钢板中瞬态磁场的工作点与激励电流幅值有关,增大激励电流,磁场可能超出磁化曲线的起始磁化区而进入到瑞利区甚至陡峭区;由于磁导率非线性的影响,激励方波高、低电平段的感应电压信号不成奇谐对称,高电平段的晚期感应电压比低电平段的大;钢板浅层磁导率的变化显著,不能简化为常数,而深层的磁导率变化很小,可视为常数.     

磁导率检测技术对430不锈钢构件检测的最优激励频率设计研究

磁导率检测技术是一种可高精度评价铁磁构件整体或部分区域应力集中、疲劳损伤状况的无损检测方法。依据磁导率检测原理,以430铁素体不锈钢试件为研究对象,研究激励电压幅值、激励线圈匝数、检测线圈匝数及外加拉应力对检测传感器最优激励频率的影响。研究发现,最优检测频率随激励线圈匝数的增加而减小;最优检测频率与外加拉应力有关,当外加拉应力超出试件的弹性变形阶段时,最优频率随拉应力的增大而增大;最优检测频率不随激励电压幅值、检测线圈匝数的变化而变化,但随着激励电压幅值、检测线圈匝数的增加,检测灵敏度升高。该研究结论可为灵敏传感器的设计提供参考。     

基于裂纹诱导弦挠度的Timoshenko梁裂纹无损检测

研究了基于Timoshenko梁静态挠度识别梁中裂纹位置及损伤程度的计算方法。首先,将梁开闭裂纹等效为单向旋转弹簧,利用Delta函数和Heaviside函数,得到了具有任意开闭裂纹数目梁的等效抗弯刚度,求得了开闭裂纹Timoshenko梁弯曲变形的显式闭合通解,给出了闭合通解待定常数的迭代求解方法。其次,建立了裂纹诱导弦挠度函数,证明了在裂纹处裂纹诱导弦挠度曲线斜率存在突变,为裂纹位置识别提供了理论依据。在此基础上,给出了裂纹等效旋转弹簧刚度的近似计算公式。最后,通过数值试验,将所建立的方法分别应用于裂纹位置及损伤程度已知的简支和固支Timosheoko梁裂纹位置识别和损伤程度计算,结果表明该文建立的裂纹损伤识别方法不仅具有一般的适用性,而且具有较高的精度和可靠性。     

用变频扫描励磁方法定量检测裂纹

目的 实现对疵病的定量检测和对材料的定性检测。方法 通过改变磁场交变频率从而引致导体中的涡流发生变化，来观测工件材料的疵病。结果 实验证明文该方法对于提高检测精度是有效的。结论 用变频扫描励磁方法进行裂纹定量检测可提高检测的可靠性。     

钢坯表面裂纹的检测技术

表面裂纹的检测是生产高质量钢材的重要保证。目前,冶金企业已经开始应用一些检测技术对钢坯表面裂纹进行在线检测或离线检测。介绍了目前常用的几种钢坯表面裂纹检测技术的原理、特点、应用实例及其检测效果,这些技术包括涡流检测法、漏磁检测法、红外检测法和机器视觉检测法。在此基础上,总结了钢坯表面裂纹缺陷检测技术的发展方向。     

焊缝根部裂纹的超声波检测

在船舶和海洋工程的焊接技术中,为了提高焊接效率,常应用陶瓷材料作为衬垫和二氧化碳作为保护气体的药芯焊丝单面填充焊接技术。但是由于焊接工艺或施工人员的错误,极易使焊缝根部产生各种危害性缺陷。本文介绍了如何用超声波检测二氧化碳气保焊的根部裂纹。     

基于条件随机场的钢箱梁正交异性板疲劳微裂纹检测

钢箱梁正交异性板在桥梁建设中应用广泛,对此类结构疲劳损伤进行无损检测并发现病害特征,有利于及时的进行现场维修加固。该文使用高倍数显微相机进行疲劳微裂纹的检测,提出基于条件随机场(CRFs)的金属疲劳微裂纹检测算法,该方法使用单个像素的表观特征来进行裂纹判别,同时也考虑其他像素标注值间的影响,从而很好地抑制离散噪音点。通过多种表观特征和机器学习方式自动识别出区分性最强的特征从而加以选择使用。实验结果表明,基于CRFs模型的裂纹检测方法对于试件6～16万次的图像裂纹宽度测量与人工测量值非常接近,这为钢箱梁正交异性板疲劳损伤快速检测提供可靠的分析手段。     

基于荷载时程分析法的商用飞机撞击钢板混凝土结构安全壳的有限元分析

由于钢板混凝土墙背部钢板能够有效地约束混凝土在撞击方向上的运动以及限制混凝土碎片的飞溅,为了抵御商用飞机撞击,新型核电机组的核岛厂房外墙通常设计为钢板混凝土结构(SC)。本文基于荷载时程分析法,运用经典的显式非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA,进行了波音707-320型号商用飞机撞击某钢板混凝土结构安全壳的响应分析。计算结果表明,即使在安全壳筒身最不利撞击部位冲击作用下,像波音707-320型号的商用飞机对该安全壳的影响是较小的,且增大钢板的厚度能够有效的减小冲击作用下结构的响应。     

基于弱磁技术的火车轮踏面裂纹检测

针对火车轮踏面易萌生细小裂纹的问题,提出一种无需励磁,利用地磁场磁化的无损检测方法.根据火车轮踏面结构设计探头工装,利用弱磁检测仪器采集车轮踏面磁感应强度信号,分析预制裂纹缺陷的磁异常信号特征,对比不同深度裂纹的磁异常信号幅值,通过傅里叶最小二乘拟合得到缺陷深度的定量算法,根据极值差法与拉依达准则对火车轮踏面进行智能识...     

SH导波在钢板缺陷检测中的传播特性

水平剪切(Shear Horizontal,SH)导波在传播的过程中有对称模式和反对称模式,其相速度和群速度主要取决于试件的厚度和频率之积(频厚积)。利用COMSOL有限元分析软件,建立了钢板缺陷的3-D模型,仿真分析了SH0导波在钢板中的传播特性。仿真结果表明SH波在传播过程中很少发生波束方向的改变,无频散和模式转换,信噪比高。利用电磁超声方法激励SH波,对钢板中的裂纹和焊缝缺陷进行了实验,验证了仿真结果的正确性及可行性,为超声导波在板材缺陷检测中的应用提供基础。     

Crack detection by the electric method: Uniqueness and~approximation

Let U be a bounded domain in the boundary ∂ U of which is a closed nonself-intersecting curve. Let ω be a hole (a crack) in the interior of U the boundary of which is a closed nonself-intersecting curve. Let U and ω be star-shaped. It is shown that the problem of finding a harmonic function u and its domain , subject to given Cauchy conditions on an open subset of ∂ U and to the condition ∂ u/∂n=0 on ∂ω has at most one solution. This uniqueness result shows that an insulating crack (e.g. one made up of air) can be identified by the electric method. The problem of determining ∂ω is an ill-posed problem; it is here regularized using finite dimensional approximations. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

基于荷载时程分析法的钢筋混凝土与钢板混凝土墙冲击响应对比分析

为对比核电站核岛厂房钢筋混凝土结构(RC)与钢板混凝土结构(SC)外墙的抗冲击性能,基于荷载时程分析法,用显示非线性动力分析软件ANSYS/LS-DYNA仿真分析1/7.5比例飞机模型撞击RC、SC墙的冲击实验。将RC、SC墙破坏模式、混凝土碎片残余速度及背部钢板变形等计算结果与飞射物-靶体相互作用分析法计算结果及实验结果以及同厚度不同结构类别墙的计算结果进行对比。结果表明,基于荷载时程分析法计算结果有一定保守性,与实验结果吻合较好,且SC墙抗冲击性能优于RC墙,尤其背部钢板能有效约束混凝土撞击方向的运动及限制混凝土碎片飞溅。用于抗飞机撞击的SC结构墙体厚度可适当减薄。     

Crack detection by modal analysis in 3D beams based on FEM

During the past decade, the development of Structural Health Monitoring (SHM) systems has gained considerable interest in several engineering fields. The possibility of monitoring structure status under various operational conditions has resulted in a drastic change in the maintenance schemes. The introduction of SHM systems would allow a transition of the maintenance strategy from scheduled basis (i.e. Time Based) to a condition basis. The development of SHM systems relies on the availability of reliable techniques to acquire the characteristic features of damage through experimental measurements. In this paper, the flexural vibration of a cantilever beam, fixed-roller beam, and portal frame with a transverse surface crack is considered. The natural frequencies and mode shapes are computed by the Finite Element Method (FEM) using SAP2000 Software for various crack locations and depths. The computed mode shapes are animated to give the designers a good picture on the failure modes and shapes. The modal frequencies are experimentally measured and compared with the computed values and showed good compatibility. The sensitivity of the modal frequencies to a crack increases when the crack is near the fixed end, and decreases as the crack moves towards the free end of the beam or frame. The present investigations have revealed the following generalized results. The presence of crack in structure leads to an appreciable difference in the dynamic response. The findings based on condition monitoring technique can be utilized in various industrial applications, particularly for fault detection on structures. The proposed technique represents actually a non-destructive procedure having great benefits for health monitoring of structures.     

基于渗流理论的微小气体流量测量方法研究

文章分析了岩心测试工作中现有的微小气体流量测量方法存在的问题和原因,提出利用克氏渗透率以及克氏系数来进行准确测量、计算的原理和方法,并利用毛细管节流装置对该方法进行了实验验证。