表面开口裂纹高度的超声无损测定

介绍了超声端点衍射法在表面开口裂纹高度中测定原理,自行设计了测量方案,试验运用K=1,1．5,2,2．5的探头分别对高度为2,3,5,7,9,11,13,15,17,20mm的裂纹进行了超声测量,结果表明K=1时,具有最高的测量精确度,且随着K值的增大,测量误差呈增大趋势;对于不同高度的裂纹,运用衍射法测量的平均误差波动较小,说明衍射法具有高度选择性,对于高度越大的裂纹,测量越准确。     

表面开口裂纹高度的超声无损测定

介绍了超声端点衍射法在表面开口裂纹高度中测定原理,自行设计了测量方案,实验运用斜探头折射角的正切值K=1、1.5、2、2.5的探头分别对高度为2、3、5、7、9、11、13、15、17、20mm的裂纹进行了超声测量,结果表明K=1时,具有最高的测量精确度,且随着K值的增大,测量误差呈增大趋势;对于不同高度的裂纹,运用衍射法测量的平均误差波动较小,说明衍射法具有高度选择性,对于高度越大的裂纹,测量越准确.     

旋风分离器内表面堆焊硬化层的检验

通过对进口旋风分离器的检验，探讨了旋风分离器的检验方法，对表面硬化层耐磨和开裂的机理进行了一些探讨，为了研究旋风分离器堆焊层表面裂纹的扩展情况，制作了裂纹对比试块，利用端点回波法测量了堆焊层裂纹自身高度，为利用超声波探伤仪测量裂纹深度提供了有效方法。     

基于PVDF的拉伸状态下平板结构表面裂纹损伤检测实验研究

针对处于拉伸载荷作用下的平板结构表面裂纹,提出一种利用PVDF(polyvinylidene fluoride)压电薄膜测量结构表面裂纹深度的实验方法.首先,从无限体埋藏裂纹表面法向位移间断的解析解入手,推导结构表面裂纹张开位移和深度之间的关系表达式,并通过三维有限元数值分析对表达式进行验证.其次,将PVDF压电薄膜直接粘贴在表面裂纹上,采用非接触式静电电压表测量薄膜表面因裂纹张开位移产生的感应电压,从而反推出裂纹张开位移量,并进一步根据已建立的关系表达式计算表面裂纹深度.最后制作一个表面半椭圆片状裂纹模型,通过实验对提出的测量方法的可行性及精度进行验证.文中提出的方法目前只能应用于平板结构表面裂纹在均匀拉伸状态下的深度测量,因为该方法的理论基础是基于均匀拉伸载荷作用下的埋藏裂纹表面法向位移问断的解析解,并只对平板结构形式的边界效应系数进行研究.     

修复气缸体、气缸盖裂纹的几种方法

1．补板法 补板法主要用于补修裂纹较多、又相对集中，或有部分破洞的机体平整外表面。修复的方法是：①清除裂纹附近准备补板部位的油污、漆皮等物。②用Ф3～Ф55mm的钻头在各裂纹的端点钻止裂孔，防止裂纹延伸。③选用2．5～3mm的低碳钢板切成补板，补板比裂纹周围大20．30mm。④沿补板周围钻孔，孔距为15～20mm，孔径Ф3～Ф5mm。⑤将补板覆盖在裂纹上，     

基于爬波法的奥氏体不锈钢表面开口裂纹测深试验对比研究

爬波是一种在材料表面下传播的压缩波,其对粗晶组织衰减少,因而特别适用于检测奥氏体不锈钢表面缺陷。制作了奥氏体不锈钢表面开口裂纹缺陷模拟试板,通过开展裂纹测深对比试验,分析爬波法对裂纹深度测量的准确性。根据试验结果,爬波法能够对深度为1至10 mm的切槽进行精确测量,测量精度优于端点衍射波法。     

基于超声检测的表面开口裂纹测深试验对比研究

介绍了表面开口裂纹超声测深方法,制作了模拟表面开口裂纹缺陷的人工切槽试板,应用端点衍射法、爬波检测法、衍射时差法、相控阵检测法实施裂纹测深对比试验。根据试验数据和误差分析,对于深度越大的切槽,测量结果较准确;应用爬波能够测量深度为1 mm的切槽,而对于1 mm以上的切槽,应用相控阵检测则能够得到最佳测量精度。     

钝缺口试样疲劳短裂纹形成与扩展

对两种晶粒尺寸的中碳钢钝缺口试样进行了对称拉疲劳试验，应用复型方法观察了疲劳理解纹沿缺口根部的早期形成与扩展过程；测量了表面裂纹形状随裂纹长度的变化规律。结果表明，试样的破坏是由形成于缺口根部表面的短裂纹扩展、裂纹间连接形成穿透裂纹，穿透裂纹扩则引起的。     

"过载"在da/dN-△K曲线与△Kth降载法测量中的影响及其对策

对在10^-5－10^-7mm/cycle疲劳裂纹扩展曲线da/dN－△K和疲劳裂纹扩展门槛值△Kth测量中常用的降载法进行研究。每一级载荷疲劳裂纹扩展二次（△a1i，△N1i）和（△a2i，△N2i）。用多点多项式分别拟合（△a1i，△N1i，△K1i）和（△a2i，△N2i，△K2i），i＝1，2，3，…，n。每一种材料得到两条da/dN－△Kth。结果表明，降载法中的前一级载荷仍明显有过载作用，干扰材料疲劳裂纹扩展，影响测量数据的真实性。本文提出解决方法－－“二次扩展法”，即在每一级载荷,舍去受前一级载荷影响大的第一次循环数据，而用受前一级载荷影响较小的第二次循环数据作为疲劳裂纹扩展曲线da/dN－△K和计算疲劳裂纹扩展门槛值△Kth的数据。     

PCB焊点表面三维质量检测方法

为了提高炉后印刷电路板(PCB)焊点质量检测过程的效率、精确度和可靠性,提出了一种单目视觉三维检测方法。首先对已知高度的焊锡表面进行灰度标定,并通过实验获取焊锡材质的相关参数;然后基于建立的光照反射模型推导出高度计算方程,结合标定所得参数,计算初始点的高度;最后基于高度计算方程逐像素迭加获取焊点表面的高度信息,还原焊点表面三维形貌。基于所提方法进行实验表明,电容焊点最长检测时长均小于0.5 s,集成电路焊点最长检测时长均小于1.5 s;与激光三角法的测量结果比较发现,在相同位置采样的实际高度范围为0.436~1.601 mm的10组测量点中,其最大误差为0.119 mm,与实际高度的偏差小于±4%,测量精度达到0.12 mm级别。实验分析结果验证了方法的有效性。     

多条滚动接触疲劳裂纹共存时的瞬态扩展行为分析

利用有限元法建立考虑轮轨瞬态滚动接触载荷的三维滚动接触疲劳斜裂纹扩展分析模型,分析现场中成群出现的钢轨滚动接触疲劳裂纹之间的相互影响。该模型可以准确反映高频轮轨瞬态滚滑行为对裂纹载荷边界和裂纹面接触的影响,突破了以往研究中基于赫兹接触的稳态接触载荷边界假设带来的种种局限。基于实测,模型中裂纹扩展角度取典型值30°,长度和深度分别取10～20 mm和2～4 mm (长深比固定为5),考虑间距在5～20 mm范围内变化,分析多至5条裂纹共存情况下的裂尖应力场强度因子。300 km/h运行速度下的计算结果表明:相同尺寸的多裂纹共存时某一裂纹尖端的节点力相较于单裂纹时低,但多裂纹时的接触刚度更低,使得裂纹尖端附近两裂纹面间的相对位移较单裂纹更大,最终使得多裂纹工况的裂尖应力场强度因子随裂纹数量的增多而增大;对于特征尺寸(长度)为15 mm的等间距多裂纹,当裂纹间距大于5 mm时,3条裂纹共存模型即足以将裂纹间相互影响精确考虑在内,较5条裂纹共存模型的误差仅为1.7%。对于文中所研究的多裂纹,当裂纹间距大于裂纹特征尺寸时,裂纹间的相互影响可以忽略,即可采用单裂纹模型进行计算。     

车轮多边形激励下的滚动接触疲劳裂纹瞬态扩展行为研究

利用ANSYS/LS-DYNA建立带车轮多边形的三维轮轨滚动接触疲劳裂纹扩展模型,将真实轮轨间瞬态滚滑和高频动力作用考虑在内,分析车轮多边形和连续钢轨裂纹造成的瞬态接触载荷对钢轨裂纹动态扩展行为的影响。速度250 km/h牵引工况的结果表明:零间隙多裂纹对法向轮轨力的影响甚微,但会造成切向轮轨力不可忽略的波动;车轮多边形会造成法向和切向轮轨力显著的周期性波动,如0. 1 mm波深23阶多边形会使得各裂纹面最大法向和切向接触力较圆顺工况分别增长19. 6%、34. 1%;任一裂纹面内法向和切向接触应力在接触斑滚过的0. 22 ms内发生了复杂的瞬态变化,进一步导致各裂纹的最大裂尖应力场强度因子的周期性波动,影响裂纹动态扩展行为;随着车轮多边形波深和阶数的增加,上述各种波动的幅度均会变大,加速裂纹扩展。     

Modified relative arrival time technique for sizing inclined cracks

In this paper, a modified relative time technique is proposed for estimating the length and the orientation of inclined cracks using ultrasonic B-scan signals. The proposed technique utilizes the relative position of the tip diffraction echo to the corner reflection echo in an ultrasonic B-scan image to estimate the crack length and the crack inclination angle. Both finite element simulated signals and experimental signals, which are obtained from a specimen with a 3 mm crack with different inclination angles, are used to evaluate the estimation error of the proposed technique. The results show that the proposed technique overcomes the shortcoming of the conventional relative arrival time technique in sizing inclined cracks.     

300M钢锻件中的裂纹扩展机理

对300M钢制筒锻件中的裂纹缺陷进行了观察与分析，并对裂纹扩展的机理进行了研究。结果表明，钢制锻件中裂纹是以微孔聚集型延性开裂并扩展，裂纹断面及其附近的凹坑别是伴随着锻造裂纹的产生以及微裂纹和空洞的形成、连通、圆钝、氧化而形成。     

基于环形统计矢量阈值加权的上表面开口裂纹横波全跨全聚焦成像

为了有效抑制非目标模式反射体回波伪影,本文提出环形统计矢量阈值 (CSVT)加权的上表面开口裂纹横波全跨全聚 焦成像技术。 利用延时信号构建环形统计矢量(CSV),并根据 Weibull 分布确定伪影噪声的 CSV 值范围后,通过阈值将其剔除 得到 CSVT 因子。 研究表明,在 32~ 64 阵元有效孔径范围内,非目标模式反射体回波伪影噪声的 CSV 值范围在 0. 2 ~ 0. 4 之间, TT-TT 模式(目标模式)下的上表面缺陷回波 CSV 值接近于 1。 因此,阈值处理后的 CSVT 因子值可有效保留缺陷的权重因子, 同时抑制绝大多数非目标模式反射体伪影及相位随机分布的噪声。 相比于横波全跨 TFM 成像,CSVT 加权后的铝块 TFM 成像 图中,上表面-45° ~ 45°人工刻槽下尖端的裂纹信噪比提升范围为 7. 7~ 14 dB。     

Three-steps-meshing based multiple crack identification for structures and its experimental studies

Multiple crack identification plays an important role in vibration-based crack identification of structures. Traditional crack detection method of single crack is difficult to be used in multiple crack diagnosis. A three-step-meshing method for the multiple cracks identification in structures is presented. Firstly, the changes in natural frequency of a structure with various crack locations and depth are accurately obtained by means of wavelet finite element method, and then the damage coefficient method is used to determine the number and the region of cracks. Secondly, different regions in the cracked structure are divided into meshes with different scales, and then the small unit containing cracks in the damaged area is gradually located by iterative computation. Lastly, by finding the points of intersection of three frequency contour lines in the small unit, the crack location and depth are identified. In order to verify the effectiveness of the presented method, a multiple cracks identification experiment is carried out. The diagnostic tests on a cantilever beam under two working conditions show the accuracy of the proposed method: with a maximum error of crack location identification 2.7% and of depth identification 5.2%. The method is able to detect multiple crack of beam with less subdivision and higher precision, and can be developed as a multiple crack detection approach for complicated structures.     

基于编码压缩的钢板电磁超声 Lamb 波检测方法研究

针对大型金属板材构件导波检测中EMAT分辨率低、SNR差,难以用于小裂纹检测等难题,建立了基于Barker码脉冲压缩技术的Lamb波EMAT检测过程多物理场有限元模型,以含预制裂纹的5.6 mm厚钢板为检测对象,仿真和实验相结合,研究了永磁体宽度和高度、曲折线圈匝数、Barker码序列长度和码元长度等参数对EMAT检测回波的影响,验证了脉冲压缩技术在Lamb波EMAT检测中的有益效果。结果表明,基于脉冲压缩技术的EMAT经优化后,SNR比传统tone-burst激励方式高出了9.69 dB,可检出10 mm长和0.5 mm深的小裂纹,缺陷波SNR为23.47 dB。当Barker码码元中心频率为1 MHz时,脉冲压缩后的Lamb波包发生模态分离,但A₀模态的缺陷波SNR仍可达35.23 dB,这对提升Lamb波EMAT检测能力具有重要的工程应用价值。     

拉压载荷对疲劳裂纹扩展影响的有限元分析

利用弹塑性有限元方法研究了压应力对裂纹尖端塑性区的影响和长短裂纹尖端的塑性区和裂纹张开剖面.通过分析表明,压应力对裂纹尖端塑性区和疲劳裂纹的扩展有显著的影响.     

Examination of internal stress by photoelasticity in laser cleaving of glass

Laser cleaving is a glass-cutting technique in which thermal stress induced by laser heating and cooling produces cracks in the glass. Stress measurement during the laser cleaving process is critical in elucidating the crack-propagation mechanism and solving the problems of the laser cleaving method. In this study, we measured the birefringence retardation using a high-speed polarization camera and evaluated the relevance and accuracy of the measured values by comparing them with the results of a numerical calculation. The birefringence retardation at the crack tip was also observed in the experimental process. For the experiment, a soda lime glass was cleaved using CO₂ laser irradiation. Then, the birefringence retardation and azimuthal angle obtained using the polarization camera were compared with the numerical calculation results. The birefringence retardation around the crack tip corresponded with that of the deformation caused by mode I. The crack propagation was arrested when the crack tip approached the edge of the glass. The birefringence retardation observed using the polarization camera confirmed that the mode I deformation decreased as the crack approached the edge.