基于空耦超声共振法的复合材料测厚技术研究

为解决当前传统超声检测技术对复合材料的检测耦合剂污染和检测效率低等问题,提出空气耦合超声共振法来检测复合材料薄板的厚度,从而确定缺陷的大小。利用 COMSOL 有限元仿真软件对复合材料进行建模,设置不同厚度及不同大小缺陷的物理模型来对比实验,后处理求解并进行快速傅里叶变换,提取谐振频率计算出复合材料的厚度。结果表明,超声共振法可对复合材料进行定性、定量检测;当复合材料的厚度越薄时,超声信号产生的谐振频率越大,则复合材料中所含缺陷范围越广,分层现象越严重;其检测精度可达 0.1 mm 左右,相对误差范围分布在 5% 以下。实验证明了该测厚技术的可靠性,为超薄复合材料板缺陷厚度的测量提供一定的参考和借鉴。     

基于声发射的Q235钢点蚀过程监测技术研究

以声发射技术为基础,针对油气储运常用材料Q235的点蚀过程,利用试件在模拟溶液中点蚀过程产生的声发射信号为样本,采用参量分析与波形分析相结合,重点研究Q235钢点蚀过程中产生的声发射信号的变化特征,得到了金属点蚀不同阶段的声发射信号特性,并通过声发射信号事件的分布规律,得到了Q235钢早期腐蚀与声发射信号演变的一致性结果。试验证明了声发射技术为基础的Q235钢点蚀过程监测具有良好效果。     

铝合金塑性损伤电磁超声谐振无损评估研究北大核心CSCD

针对传统线性超声方法难以有效检测金属构件微损伤的问题,使用电磁超声换能器,在6061铝合金试件内发射并接收超声信号,采用非线性电磁超声谐振方法对铝合金试件拉伸时产生的塑性损伤进行无损评估。基于非线性电磁超声谐振检测实验平台,对不同拉伸阶段的试件分别进行了非线性检测实验,通过基波与三次谐波的幅值比,定量地描述了铝合金材料的非线性参数与材料拉伸损伤程度相关关系。实验结果表明:弹性阶段的拉伸处理对试件的非线性情况影响较小,而塑性阶段的拉伸造成的微损伤对试件的非线性情况有较大影响,因此非线性电磁超声谐振技术可以有效评估铝合金塑性损伤。     

基于宽频激励电磁声谐振7075铝合金板厚检出概率

电磁超声换能器(EMAT)换能效率低、激发信号弱,而基于长周期激励信号以产生声波共振的电磁声谐振技术(EMAR)虽然可以提高接收信号的信噪比,然而可能导致主脉冲加宽并扩大超声波检测盲区,降低测量精度.本文应用一种宽频激励电磁声谐振技术(BE-EMAR)和一种Halbach阵列纵波EMAT,以单周期宽频激励作为EMAT输...     

基于电磁超声技术的高强度螺栓轴力测量仪

基于电磁超声技术,研制了一款手持式高强度螺栓轴力测量仪,具有非接触、无需打磨、无需耦合剂和实时测量的特点.设计了可同时激发横波和纵波的电磁超声探头,实现了双波法轴力测量,能够解决在役螺栓长度未知的问题;设计了基于FP GA的高频大功率脉冲发射模块和低噪声信号调理模块,实现了电磁超声探头的激励与超声信号的接收;设计了基于...     

基于小波变换的薄层厚度电磁超声测量方法

机械结构(如齿轮、轴承、密封)中薄液体层对其性能有很大影响.针对传统超声反射回波方法时间分辨率低,难以实现薄层厚度测量以及压电换能器测量结果受界面耦合性能影响问题,提出了基于小波变换奇异点提取的薄液体层厚度电磁超声测量方法.同时,研究了小波变换基函数及分析尺度对薄液体层超声回波信号奇异点提取的影响,优化出适合薄层厚度测量的小波变换基函数和分析尺度范围.检测试验表明,基于小波变换奇异点提取的电磁超声技术可以很好地实现薄液体厚度测量.     

微观组织及测量信号对超声横波评价材料硬度影响

硬度是材料力学性能的重要指标之一,采用超声无损检测方法评价材料硬度指标目前还存在诸多挑战。通过搭建高精度声时测量系统,采用横波直探头脉冲反射回波法测量不同热处理45钢试件厚度方向超声横波传播声时和底面反射回波幅值,分别计算横波声速和衰减系数;在测量超声横波声时,改变测量声时门信号的测量方式,研究不同微观组织及测量信号对超声横波声速的影响,通过构建材料硬度-微观组织-超声横波声速及衰减系数之间的映射关系,建立超声横波评价45钢试件硬度指标的标定模型,并对标定模型进行验证。研究表明,横波声速可以作为评价45钢试件硬度的评价参数,测量误差满足工程应用误差10%的要求;测量横波衰减系数与材料硬度之间的变化没有明显的映射关系,不能作为评价45钢试件硬度指标的评价参数。     

塔机材料常规缺陷的声发射定位与辨识技术

故障源的实时定位和特性辨识是塔机安全评价及故障预防的关键。试验采用塔机常用材料Q235无缺陷、裂纹及焊接缺陷试件,利用GPS-100高频疲劳试验机和SDAES数字型声发射仪采集在不同载荷下试样的声发射信号,通过结合信号分析技术得出缺陷试件的故障定位、信号的频谱特征和参数特征分析,总结了Q235常规缺陷试样典型声发射信号的主要特征参数的范围。论文研究工作为声发射技术在塔机危险源的检测研究提供了非常重要的学术价值和指导意义。     

电磁超声横波检测钢板减薄缺陷的有限元分析

电磁超声换能器(EMAT)在试件中激发的横波(剪切波)能够应用于试件厚度和内部缺陷检测,为了研究电磁超声激发横波的机理,采用有限元分析的方法,对其进行仿真分析。通过建立EMAT三维模型,进行电磁学耦合计算,获得被测试件表面磁场、涡流、洛伦兹力的分布规律,显示了EMAT激发横波的机理过程,为电磁超声换能器的设计提供参考;通过电磁学与动力学的耦合计算,获得横波在试件厚度方向的传播规律,结果表明,横波在试件中沿厚度方向传播,并且能量呈衰减趋势;对含缺陷钢板进行结构动力学分析,发现当波传播遇到缺陷时波动发生明显的改变和衰减,得出EMAT激发的横波可用以检测试件底面减薄缺陷,并通过试验验证提出横波检测缺陷时定量缺陷深度的方法。     

电磁超声法测量结构内部温度场的试验研究

为实现结构内部温度场的无损、实时与高精度探测,研究设计一种可非接触式测量的电磁超声测温原理性试验系统。通过检测超声波回波信号在结构内部传递过程中波速的变化,根据热/声耦合理论,采用基于灵敏度法的温度场重建技术实现了对超声传播路径上温度非均匀分布状态的测量。基于钢试件的标定试验、稳态传热试验和瞬态传热试验,对超声测温系统及灵敏度测温方法的可靠性和准确性进行了试验研究。试验结果表明,采用灵敏度法的超声测温技术,结合无损非接触式探测的电磁超声方法,能够有效测量结构内部稳态/瞬态温度场分布状态,具有重要的工程应用价值。     

A PID-type fuzzy controller model for machine control applications

This paper introduces a PID-like fuzzy controller model, which consists of only five fuzzy rules. Each fuzzy rule is designed to carry out a single control task. A self-learning procedure is used to determine the input scale factor for auto-tuning the system. A new performance criterion is suggested as an object function for the auto-tuning procedure. The features of this fuzzy controller, used in position control applications, are demonstrated by the simulation results of two different types of plants — a d.c. motor and an inverted pendulum.Nomenclature adjusting parameter of AIAE - C _I integral control constant in ruleR _I - C _L leading control constant in ruleR _zn andR _zp - C _P proportional control constant in ruleR _P andR _N - D _ZE domain of membership function _ZE - K _a adaptive adjusting constant ofC _L - K _H adjusting parameter for high-border of dynamic domain space - K _L adjusting parameter for low-border of dynamic domain space - P _R ramp input command - P _S step input command - S _de scaling factor for input variable de(change of error) - S _e scaling factor for input variablee(error) - S _o controller output scaling factor - U _max maximum output limit of fuzzy controller     

High-temperature tribological properties of spark-plasma-sintered Al2O3 composites containing barite-type structure sulfates

Al₂O₃–50BaSO₄–20Ag, Al₂O₃–50BaSO₄–10SiO₂, Al₂O₃–50(mass%)SrSO₄, Al₂O₃–50PbSO₄–5SiO₂, Al₂O₃–50BaSO₄ and Al₂O₃–50BaCrO₄ composites (mass%) were prepared by spark plasma sintering and their microstructure and high-temperature tribological properties were evaluated. Al₂O₃–50BaSO₄–20Ag composites (mass%) showed the lowest friction coefficients at the temperature ranging from 473 to 1073 K. Thin Ag film was observed on the wear tracks of the composites above 473 K. In addition, the friction coefficients of Al₂O₃ composites containing SrSO₄ and PbSO₄ were as low as those of Al₂O₃–BaSO₄ and Al₂O₃–BaCrO₄ composites at the temperatures up to 1073 K. The thin films formed on the wear tracks of the Al₂O₃–SrSO₄ composites were composed of Al₂O₃ and SrSO₄ phases, while the films formed on the wear tracks of the Al₂O₃–PbSO₄–SiO₂ composites consisted of Al₂O₃, PbSO₄ and SiO₂ phases.