基于脉冲激光点光源热成像方法检测钢材表面裂纹

在损伤之前检测和表征钢材上的表面裂纹是一项非常重要的任务,对于涉及相关的结构安全有重大意义。本文采用了一种非接触式的脉冲激光点光源热成像技术,用于检测钢结构试件的表面破裂裂纹。使用脉冲点激光源将热量加载到材料表面,热流在传导过程中会受到裂纹缺陷的影响,裂纹的边界处阻挡的热流导致表面产生了明显的温度差,红外热像仪实时监测表面温度场的变化来实现裂纹缺陷的可视化。通过有限元仿真分析与实验验证的方法进行研究,结果表明:激励开始后,裂纹缺陷边界开始出现温度差,激励结束后,温度差达到峰值,实现裂纹缺陷的可视化;缺陷边界的温度差峰值以及出现时间与激励中心的距离相关。同时为下一步的定量检测奠定基础。     

红外无损检测的理论分析和计算

介绍了红外无损检测的原理,根据导热微分方程和样品的初始条件及边界条件,利用数值法计算有缺陷区和无缺陷区的样品表面的温度差,并给出了内部有缺陷的混凝土样品的表面温度差与样品缺陷深度,以及热流注入时间之间关系的计算结果。     

红外无损检测的理论分析和计算

介绍了红外无损检测的原理，根据导热微分方程和样品的初始条件及边界条件，利用数值法计算有缺陷区和无缺陷区的样品表面的温度差，并给出了内部有缺陷的混凝土样品的表面温度差与样品缺陷深度，以及热流注入时间之间关系的计算结果。     

地球辐射对大气层外弹道式目标表面温度场的影响

运用单位半球法计算了地球辐射热流,并详细介绍了推导过程.由于给出微面元上地球辐射热流的解析表达形式,从而使计算凸面大气层外弹道式目标表面上的地球辐射热流变得非常简便.为了准确分析地球辐射对目标表面温度场的影响,利用有限元法建立了热传递模型.最后应用ANSYS软件计算了一种大气层外弹道式目标的表面温度场分布.数值计算表明:在目标飞行全程中,由于地球辐射的作用,目标绝大部分表面的温度变化范围在10K以内.     

钢轨轨脚裂纹红外热波无损检测实验(英文)

目前,超声检测在钢轨裂纹检测中得到了广泛的应用,但在钢轨裂纹检测过程中,超声波检测方法存在一定的盲区,未能检测到轨脚两侧的裂纹。针对超声波检测方法的不足,搭建了一种红外热波钢轨踏面裂纹无损检测平台。钢轨裂纹红外热波无损检测平台是红外无损检测领域的一个新的研究方向,实验平台的建立主要包括3部分:热激励源的选择、实验平台的搭建、红外图像的提取。该技术用于通过热激励源加热轨底表面。根据热波理论,钢轨表面到轨底内侧的传热过程受钢轨的物理特性和内部结构的影响,如果钢轨内部存在缺陷,则缺陷类型会影响钢轨表面的温度分布。根据钢轨表面温度信息的分布,确定钢轨内部缺陷的位置,达到检测钢轨裂纹的目的。实验结果表明,裂纹对应的轨底表面温度高于无裂纹对应的轨底表面温度,证明红外热波无损检测对钢轨裂纹检测是可行的。     

焊缝表面缺陷的涡流红外热成像检测

焊缝对金属结构的完整性起关键作用,而焊缝表面气孔缺陷是威胁金属结构整体性的缺陷之一。文中将涡流热成像技术与漏磁相结合,实现对人工模拟焊缝表面气孔缺陷的快速检测与全面描述。通过采用数值模拟方法分析了检测区域电磁场分布和温度分布,验证该方法可在检测区域形成相对均匀的电磁场。利用涡流热成像实验平台对不同直径与深度表面气孔缺陷进行实验检测,分析缺陷大小对温度的影响。同时与ICA图像处理算法相结合,减小焊缝边缘效应的影响,进一步增强原始图像中缺陷特征。结果表明：该方法对尺寸较小的气孔缺陷具有较高的灵敏度,可以显著提高焊缝缺陷检测能力,且相对于气孔缺陷深度,缺陷直径对于表面温度影响较大,可利用温度曲线1阶导数峰值更清楚识别不同大小的缺陷。     

缺陷红外诊断的热激励方式对比研究

热激励方式的合理选择是保证主动缺陷检测以及定量识别效果的前提。建立了一个用于分析不同热激励方式下缺陷试件红外检测表面温度分布规律的二维导热模型。针对几种常见热激励方式,通过改变加热面积、加热位置及热流密度来改变热激励的施加方式,系统地分析了带有缺陷的试件在施加不同热激励时红外检测表面的温度分布规律,发现在多个相邻边界面施加热激励时可获得较好的缺陷识别加热效果。     

超声热红外技术在无损检测领域中的应用

介绍了红外热超声技术的基本原理及其特点,用这种技术对一个碳纤维复合材料T形接头和一块埋有裂纹缺陷的有机玻璃板进行检测,检测出试件表面及亚表面的闭合裂纹缺陷;对两块不同焊接能量激光焊接钢板进行检测,并由实验结果对激光焊接能量和焊缝质量方面给出了分析比较.     

体内异常热源信息的红外无损探测模拟

为了有效地探测人体内部异常热源信息,基于傅里叶定律和能量守恒定律建立了含球状热源的传热微分方程,通过表面等温线分布求解微分方程,得到表面温度分布与内部异常热源的深度、大小和温度之间的关系,从而建立体表面温度分布与体内球状异常热源之间的球状热源传热模型;采用有限元分析软件COMSOL对该模型进行模拟仿真和数值分析,同时利用红外热像仪采集实体模型的表面温度分布,逆向求解内热源信息。将仿真分析和实际数值分析得到的内部异常热源信息与实际对比,两者所得的结果与实际达到毫米级误差。     

硅中离子注入硼的异常扩散

本工作用不同的Si~+预注入能量,改变注入损伤分布与离子注入硼杂质分布的相对位置,观察快速热退火中注入损伤对硼异常扩散的影响.结果表明,引起注入硼异常扩散的是点缺陷,而不是硼间隙原子的快扩散.而注入损伤中的点缺陷和簇团分解释放的点缺陷是驱动硼异常扩散的因素之一.如果注入损伤形成了扩展缺陷,那么扩展缺陷重构和分解将发射点缺陷,这是驱动硼异常扩散的另一个因素.     

基于涡流脉冲热成像的角焊缝表面裂纹检测北大核心CSCD

角焊缝裂纹是焊接结构中常见的缺陷之一,由于其所处位置特殊而常出现漏检、错检等情况。本文采用涡流脉冲热成像技术对T形角焊缝裂纹进行了研究,并提出了一种包含表面裂纹热图像前、后处理及定量检测的检验方法。首先,采用L形铁氧体磁芯对角焊缝缺陷试件进行检测,然后基于独立成分分析算法(ICA)对整个图像序列进行前处理,并提出了一种改进区域生长算法用于提取缺陷特征,最后利用所提出的检测方法对缺陷进行了定量检测和误差分析。实验结果表明,所提出的检测方法可以实现对焊缝表面裂纹的检测,抑制不均匀加热和边缘效应,改善图像分割中的欠分割和过分割现象,且检测出的缺陷长度和宽度相对误差仅为0.4%和14%。     

基于激光热成像方法的奥氏体钢表面缺陷表征

有源热成像是当今广泛使用的无损检测方法,可利用材料热特性完成缺陷表征。本文使用激光作为热成像的激励源,使用激光局部加热试件,产生的球形热流允许以任意方向检测缺陷。在加热过程中,能量扩散完全覆盖缺陷区域,在散热过程中,缺陷的存在会使得激光器的热足迹呈现不对称性,红外热像仪实时监测表面温度场分布,实现表面缺陷的可视化检测。通过实验验证以及对实验结果的图像分析来完成缺陷表征,结果表明:在散热过程中,红外热像仪可实现对缺陷的可视化检测,通过图像锐化处理检测缺陷边界,得到缺陷的形状分布,完成缺陷的定位表征。     

基于红外热像的网架焊接空心球节点疲劳试验研究

焊接空心球网架结构被广泛使用在带悬挂吊车的工业厂房中。悬挂吊车带来的往复交变荷载会造成网架焊接节点的疲劳破坏。在焊接空心球节点的疲劳试验过程中,借助红外热像仪记录试件表面的温度,得到了试件表面的温升分布,温升高区位于钢管与焊接球的焊接连接球面焊趾处,此区域对应节点最后的疲劳破坏位置。在疲劳试验过程中,焊趾处的温升高区位置几乎不变,当疲劳裂纹穿透球壁厚时,温升高区的位置发生变化。试验表明:红外热像仪可以实时记录焊接空心球节点试件在疲劳试验过程中表面的温度,通过分析温升高区在没有可见裂纹的情况下就可预测疲劳破坏发生的位置,温升高区位置的变化对应裂纹贯穿球壁时节点试件的疲劳寿命。     

缺陷表面温度分布及空腔自然对流对红外检测的影响

对存在内部缺陷的板状结构的传热建立了二维物理和教学模型。通过有限差分法求 解得到了检测表面的温度分布。得到了缺陷尺寸、深度以及缺陷的当量导热系数对检测表面温度分布的影响规律;通过建立一维模型,分析了缺陷空腔内自然对流换热对检测表面温度分布的影响。研究认为,随着缺陷厚度的增加,缺陷的导热系数与被检材料的导热系数差异扩大,表面的最大温差增大;表面最大温差随缺陷的长度和缺陷深度的增大先增加后减小;缺陷厚度大概在10mm范围内自然对流开始起作用,高于此值后,自然对流换热对表面的温度分布具有显著的影响,并且此缺陷的厚度值受试件材料、表面对流换热系数的影响可以忽略。     

缺陷对红外测温反推内壁温度的影响分析

利用红外热像仪获得外壁温度,在简化的一维模型下反推内壁温度。分别分析了壁内存在缺陷,考虑缺陷内的空气对流换热及表面辐射对反推内壁温度的影响。反推的内壁温度大小与缺陷厚度成线性变化,而随着缺陷内介质导热系数的增加成非线性下降趋势,缺陷位于壁内时位置的影响可忽略。考虑缺陷内空气对流换热的影响下得出的温度与纯导热条件下得出的温度存在较大误差,辐射的影响可以忽略不计。结论对于实际工程中准确确定内壁温度有一定的指导作用。     

红外系统的定量缺陷识别算法研究

对带有二维内部缺陷的试件的传热建立了物理和数学模型,并根据Levenberg—Marquardt法提出了根据表面红外测温确定内部缺陷尺寸和深度的识别算法,并通过正反问题的求解对计算方法进行了验证。同时,分析了表面测温误差,表面最大温差等对计算结果的影响。通过计算分析可以得到结论：本方法可以精确地识别试件内部的缺陷尺寸和深度;温度测量误差对计算结果的影响不大;表面最大温差越大,缺陷的识别精度越高。本方法适用于可用有限个参数描述的任何形状缺陷的识别。     

超声红外热像技术中金属平板裂纹的生热特性

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,缺陷区域生热特性的研究有利于最优化检测方案的制定。实验分析表明:超声激励作用于含贯穿裂纹的金属平板时,与激励同侧的裂纹区域温度升高比异侧更明显,但裂纹面总体的生热效率稳定。针对上述实验现象,采用显式有限元方法建立了与实验系统对应的仿真模型,进行了机热耦合分析。在仿真模型中,采用压电-力类比方法模拟超声换能器的逆压电效应,并引入动态松弛模拟预紧力对被测平板初始状态的影响。仿真与实验结果得到了一致的裂纹区域温度分布和裂纹面生热规律,建立了裂纹面生热效率与裂纹面摩擦力及相对运动速度之间的联系,揭示了工具杆和被测平板之间的预紧力使裂纹面接触状态改变是裂纹生热向激励同侧偏移的直接原因。