多层铆接结构铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测

飞机多层金属铆接结构中铆钉周边裂纹的检测是无损检测领域中的一个难点和热点。基于脉冲涡流检测技术,设计检测探头,并对探头的激励线圈匝数、检测频率、接收传感器距铆钉距离等参数进行优化,研制一种使探头能够围绕铆钉进行旋转检测的装置。检测探头参数和传感器与铆钉之间的距离参数的变化对检测灵敏度的影响较大。旋转装置检测时：激励匝数为180匝、检测频率为100 Hz、探头与铆钉距离4 mm时,对于长度为1、2 mm的铆钉孔周边裂纹检测效果较好;对于长度大于2 mm的铆钉孔周边裂纹,探头距离铆钉10 mm的时候检测灵敏度较高。利用旋转装置检测和纯手动检测的结果对比表明,旋转检测装置能够很好地抑制探头与铆钉之间的距离变化带来的对信号的干扰,减少伪缺陷并提高检测效率。     

交流电频率对X80管线钢在酸性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响

通过电化学测试、浸泡实验和表面分析技术研究了交流电频率(50~400 Hz)对X80钢在鹰潭酸性土壤模拟溶液中腐蚀行为的影响。结果表明,随交流电频率的增加,X80钢的腐蚀速率逐渐减小,腐蚀程度减弱。交流电作用下X80钢生成的腐蚀产物疏松、裂纹多,对基体的保护性很差。X80钢的腐蚀电位偏移量随交流电频率的增大而减小。随交流电频率的增大,阴、阳极极化曲线的振荡幅度逐渐减弱。交流电的施加不仅使阴、阳极的电流密度增大,还使阴极反应由混合控制逐渐向活化控制转变。     

超声热成像对含曲率TC4结构表面裂纹的检测仿真

目的 针对含曲率TC4结构的表面裂纹,在分析超声红外热成像检测原理的基础上,进行有限元仿真模拟,研究激励条件对检测效果的影响规律,得到最佳激励参数。方法 首先,设置不同激励幅值、激励频率、激励时间及激励位置等多组方案进行仿真计算。然后基于仿真优化出的最佳激励方案,对含表面裂纹的某航空发动机叶片进行检测,证明仿真结果的准确性。结果 在超声激励过程中,裂纹缺陷区域与非缺陷区域的温差逐渐上升,并在激励结束时达到最大表面温差。随着激励幅值的增加,最大表面温差逐渐上升,上升速率逐渐减小;随着激励频率的增加,最大表面温差逐渐上升,上升速率逐渐增大;随着激励时间的增加,最大表面温差逐渐上升,80 ms后逐渐趋于定值。在裂纹扩展方向上,超声激励施加在构件中央时,检测效果最佳;在垂直于裂纹扩展方向上,超声激励施加在裂纹正下方时,检测效果较差,激励源向两侧移动10~20 mm时,检测效果最佳。通过对含表面裂纹的某航空发动机叶片进行检测试验,可以清晰地看到裂纹信息,检测效果较好,表明仿真结果可靠。结论 研究成果有效地揭示了激励幅值、激励频率、激励时间及激励位置对检测效果的影响规律,为超声红外热成像技术检测含曲率结构表面裂纹的优化奠定了理论基础。     

小波奇异点检测理论在交变磁场法缺陷定量中的应用

采用交变磁场测量法进行缺陷定位和定量时,缺陷环和基于斜率比值的识别模型均不能对裂纹长度精确定量。在此基础上介绍了小波分析奇异点检测理论,对上述模型进行了改进,利用小波分析的多尺度分析理论实现裂纹长度的精确测量。通过对15mm×1mm×2mm裂纹的测试证明,该方法取得了较高的测试精度。     

基于差分涡流检测的铁轨裂纹特征识别方法

对于高速运行的铁路运输领域,铁轨缺陷的无损检测对保障铁路交通的安全运行至关重要。现有的无损检测技术已经基本可以实现裂纹缺陷的定位,但对于裂纹的特征,如长度、深度、延伸角度等,仍缺少有效的检测方法。应用差分涡流检测系统得到裂纹检测信号的幅值和相位变化信号,通过大量试验对不同长度、深度的缺陷样本进行了检测分析。试验得到了检测信号与裂纹特征之间的变化关系,进而研究了激励频率与分辨缺陷深度的关系,以及探头直径对缺陷长度分辨能力的影响。     

动态系统分析的阻抗方法及其在状态监控智能结构中的应用

概括了当前基于振动的结构损伤检测和状态监控方法．比较了优缺点。通过对由压电陶瓷驱动的单自由度弹簧-质量-阻尼系统的分析，介绍动态系统分析的阻抗方法，指出压电驱动/传感器同结构相互作用对整个动态系统的影响。基于压电材料良好的机电耦合特性，将反映结构特性的压电材料电阻抗测量替代机械阻抗测量，从而进行损伤检测。阻抗分析技术的应用实例表明了其可行性。     

基于RFID的机床裂纹检测仿真研究

提出一种新型RFID圆形标签传感器,用于机床铝结构的裂纹检测。通过HFSS电磁仿真软件模拟铝结构的裂纹长度和位置变化情况,得到标签传感器的S11系数曲线,分析知谐振频率f₀₁和f₁₀均随着裂纹长度的增大而减小。分别处理S11系数曲线图中的谐振频率f₀₁和f₁₀,得到谐振频率f₀₁和f₁₀与裂纹长度的线性方程。分析不同线性方程的斜率绝对值,得到不同裂纹位置对应的不同斜率绝对值。结果表明：裂纹在传感器中心位置时斜率绝对值最大,越偏离传感器中心位置斜率的绝对值越小。HFSS仿真结果验证了所提出的新型RFID圆形标签传感器可以检测机床铝结构裂纹的长度和位置变化信息。     

工艺参数对Ti/Al异种金属搅拌摩擦焊接头抗拉强度的影响

采用搅拌摩擦焊对3 mm厚TC4钛合金和2A14铝合金进行对接焊接,研究了搅拌头旋转速度、焊接速度和搅拌针偏移量(搅拌针中心线偏向铝合金母材后离母材对接面的距离)对焊接接头抗拉强度的影响规律。偏移量为1mm时,焊接接头容易产生裂纹、强度极低,增加偏移量有利于提高接头抗拉强度,偏移量为2.5 mm时,接头强度最高可达348 MPa。搅拌头旋转速度固定为800 r/min、偏移量固定为2.5 mm时,接头抗拉强度随焊接速度的增大先增大后减小,当焊接速度为40 mm/min时,接头的最高抗拉强度为335 MPa。当焊接速度固定为60 mm/min、偏移量为2.5 mm时,接头抗拉强度随旋转速度的增大先增大后减小,旋转速度为700 r/min时,接头的最高抗拉强度为348 MPa,达到铝合金母材强度的82.5%。     

丝材长度对CoFeSiBCr玻璃包覆丝复合膜噪声抑制的影响

通过动态样品磁强计测试CoFeSiBCr玻璃包覆非晶丝的静态磁滞回线,发现其不具有轴向畴。制备了含玻璃包覆非晶丝的膜状噪声抑制材料,采用微带线测试系统测试微波散射参数并计算出功率损耗比,研究丝材长度对复合膜微波噪声抑制特性的影响。结果表明:随着丝材长度的增大,复合膜样品的S21曲线在测试频率范围内出现吸收峰,且峰值对应的频率逐渐减小。复合膜禁带带宽随着丝材长度的增大而增大。丝材长度为20 mm时,复合膜的禁带带宽最大,达7.1 GHz,1.8~8.5 GHz时功率损耗比高于75%,在千兆赫兹频率范围内具有较好的噪声抑制效果。     

近表面裂纹的低频涡流检查

1　不同的裂纹对涡流线圈阻抗的影响涡流探伤主要检查工件表面和近表面裂纹 ,裂纹对线圈阻抗的影响可视为电导率和几何形状两个参数的综合效应 ,同时 ,裂纹的大小、方向、埋藏深度和裂纹本身宽度的差异 ,对阻抗影响也不同 (图 1 )。下面我们用同种型号的放置式低频反射探头和同种测试程序对表面开口裂纹及不同埋深裂纹进行测试 ,以弄清裂纹在平面阻抗中的显示情况。图 1　不同埋深的裂纹及其阻抗由图可以看出 ,裂纹的长度和宽度恒定时 ,表面裂纹信号最强 ,随着裂纹埋藏深度的不同 ,信号幅度逐渐减少 ,导体中的涡流和表面涡流的相位不同 ,表…     

不锈钢管件裂纹深度的涡流阻抗分析

在利用外穿过式线圈对不锈钢管件进行涡流检测时,发现深度分别为0.10,0.15和0.20 mm的三种裂纹无法利用检测信号的相位角进行识别。针对这一现象,利用阻抗分析方法进行了计算,得出在不同检测频率下,管件表面从0.10～1.90 mm不同深度裂纹的相位角,以及上述无法区分的三种缺陷的幅值。在此基础上,制作了带有人工缺陷的试样管件并对其进行涡流检测。检测结果表明,根据检测信号幅值的大小,可将深度差异为0.05 mm的人工缺陷区分开,且检测结果稳定可靠。     

起重机梁活性缺陷的声发射信号特征

探讨起重机梁缺陷的声发射信号特征和发展规律。采用模拟梁加载试验,获得梁上人工裂纹萌发和扩展过程的声发射信号。通过经验模式分解方法分析出不同载荷和裂纹扩展过程的声发射频率特征。结果表明,起重机梁活性缺陷声发射信号为突发性信号,每一事件声发射所含频率成分复杂。一般裂纹萌发时的声发射信号频率较低;随着裂纹的发展,频率逐渐增高,缺陷频率范围约为25～160 kHz。该研究为起重机械活性缺陷的声发射检测技术提供了理论基础。     

铁磁材料表面裂纹的涡流热成像检测

针对铁磁材料表面裂纹缺陷,采用新型涡流热成像方法进行了检测。分析了感应涡流激励引起裂纹处生热的机理,设计了基于串联谐振的涡流激励装置,构建了高频低功率激励的涡流热成像检测试验系统,利用该系统对铁磁材料试件进行了检测。针对裂纹图像序列存在的"横向模糊"效应,采用高通滤波和锐化等方法对原始热图进行了增强处理,基于直方图双峰法、迭代法和数学形态学的分水岭等方法对裂纹图像进行了分割,实现了裂纹长度参数的定量识别。结果表明:涡流热成像能够快速、高效、直观地检测出铁磁材料的裂纹缺陷,当裂纹长度为5mm时,误差不超过15%。     

激光束偏移量对异种金属焊接接头组织和性能的影响

采用不同激光束偏移量对EH36船用结构钢和304不锈钢进行了异种合金焊接,并测试和分析了焊缝的显微组织及力学性能。结果表明:在偏移量为0 mm和0.1 mm时,两侧母材金属熔化均匀,接头成形良好;激光焊接的热源直径较小,对偏移量非常敏感,不推荐采用大于热源直径的偏移量;正偏移时,随着偏移量增大,焊缝显微组织中奥氏体组分减少,分布于晶界和亚晶界的铁素体增多;负偏移时,随着偏移量减小,焊缝组织逐渐转变为马氏体;在最优的工艺参数下,焊缝抗拉强度高达570 MPa,断裂发生在EH36侧的热影响区处,但焊缝会出现硬度提高和伸长率降低的问题。     

高强螺栓疲劳损伤的相控阵超声检测

为及时有效地检测钢结构桥梁高强螺栓的疲劳损伤,以钢桥普遍使用的10.9S级M30高强螺栓为研究对象,采用相控阵超声对高强螺栓人工刻槽模拟疲劳裂纹进行了检测,对比分析了检测端面、损伤程度和损伤位置对疲劳裂纹损伤识别的影响。试验结果表明,以螺栓尾端作为检测面能有效减少疲劳损伤的漏检和误检,检测精度高于螺帽端作为检测面的情况;相控阵超声对大于1 mm的人工刻槽裂纹缺陷具有良好的检测精度,能够识别出螺栓夹持长度内不同位置的损伤,且损伤定位相对误差在7%以内。     

紧固件连接失效的压电阻抗监测技术

针对紧固件连接失效的压电阻抗监测方法对设备要求高且损伤判断方法不统一的问题,推导了压电传感器电导纳实部的计算公式,根据推导结果设计了结构损伤诊断系统,研究通过压电传感器的电导纳实部的频率谱来检测紧固件连接失效的可行性。试验结果表明,根据压电传感器的电导纳实部相对变化率频谱可以准确地判断紧固件连接是否失效。     

激光偏移量对Hastelloy C-276/316L焊缝腐蚀性能的影响

使用Nd:YAG连续激光对Hastelloy C-276/316L薄板进行异质焊接实验,分析不同激光偏移量下焊缝元素含量变化规律,借助极化曲线、电化学阻抗谱研究不同激光偏移量下焊缝在盐酸溶液中的抗蚀性能。结果表明:调节激光偏移量Fe、Ni和Mo含量变化明显,而Cr含量无明显变化;当激光向Hastelloy C-276偏移0.1~0.3 mm时,焊缝中主要元素含量变化较小,腐蚀电压、电荷转移电阻最大,腐蚀电流密度最小,焊缝腐蚀趋势、腐蚀速率最小,焊缝抗蚀性能较好;当激光向316L偏移0至0.2 mm时,焊缝中Fe元素逐渐增加,Ni、Mo元素含量逐渐下降,焊缝的腐蚀电压、电荷转移电阻递减,腐蚀电流密度递增,焊缝的腐蚀趋势、腐蚀速率逐渐增大,焊缝抗蚀性逐渐减弱。     

基于DEFORM-3D平台下的铝合金轧制裂纹预测研究

以5083铝合金为研究对象,基于合金的应力-应变关系建立其数值模型,在DEFORM平台下对5083铝合金板材轧制过程进行数值模拟,预测其裂纹萌生与扩展。结果表明,5083铝合金在一道次变形量为50%时开始产生裂纹,其裂纹长度取决于变形量。当道次变形量由50%变为60%时,轧制裂纹长度由0.342 mm增大为2.09 mm,裂纹数量明显增多。根据数值模拟时的参数对5083铝合金进行轧制实验。结果显示。当道次变形量由50%变为60%时,轧制裂纹长度由0.318 mm增大为2.16 mm,数值模拟结果与轧制实验结果误差小于5%,数值模拟能够比较准确地预测裂纹萌生位置与裂纹长度。     

基于有限元仿真的核电站传热管涡流检测

核电是公认的清洁能源,但核电安全问题日益引起人们的高度关注。采用有限元仿真的方法研究了核电站蒸汽发生器传热管缺陷特征与涡流阻抗信号之间的关系。利用内穿式差动Bobbin线圈对传热管缺陷进行了数值模拟检测。研究了缺陷形状结构对缺陷信号特征的影响,分析了检测频率、裂纹宽度和裂纹深度对缺陷信号特征的影响。通过对仿真试验结果的分析,发现不同缺陷结构、不同缺陷宽度、不同缺陷深度及不同检测频率对涡流阻抗信号影响具有各自明显的规律。该研究成果对核电站在役管道的涡流无损检测具有重要的实用价值和理论意义。     

焊缝裂纹快速检测与深度测量

简要介绍采用EEC-3300掌上型涡流仪及电扰动磁敏探头(正交涡流探头为其特例)实现裸露的或带有防腐层的钢制结构焊缝裂纹快速检测及其深度测量。该仪器具有阻抗平面显示，也可作电导率测试用途，是迄今为止业界最小型的智能化涡流仪器。