多模红外热成像检测碳纤维布加固混凝土粘结缺陷

采用表面粘贴碳纤维布(CFS)加固混凝土是最近十几年提出的新型加固技术,其界面粘结质量的检测和评价具有重要的意义。提出采用多模式红外热成像(IRT)对CFS加固混凝土界面粘结缺陷进行检测。采用实验与理论分析相结合的方法,分析了脉冲、锁相、脉冲相位等模式对检测效果的影响,采用了主成分分析(PCA)和独立成分分析(ICA)算法对红外热像图序列进行了处理,分析了这几种算法的检测效果,证明了IRT可以对CFS加固混凝土界面粘结缺陷进行有效检测。     

碳纤维复合材料红外热波检测的有限元分析

红外热波检测技术是一种可以检测材料内部缺陷的先进技术,在复合材料的缺陷诊断中具有广阔的应用前景。应用ANSYS软件对含缺陷碳纤维复合材料的红外热波检测进行了有限元分析,研究了检测时间、试件厚度、缺陷大小和缺陷深度对检测结果的影响规律。这些研究结论可为搭建红外热波检测系统和制定准确可靠的检测标准提供依据。     

碳纤维构件挤压渐进损伤无损检测及其图像分析

针对反复出现的小能量挤压是否会对复合材料层合板造成结构损伤,进行了碳纤维构件挤压渐进试验。应用红外无损检测方法采集对象图像,观测损伤结果,采用MATLAB图像分析软件对红外热像图进行数字图像分析。研究结果表明,碳纤维层合板试件在单次小能量挤压作用下,未出现明显缺陷;在小能量挤压重复作用下,会产生结构的损伤缺陷。采用红外热成像检测方法,可以快速、有效、可靠地检测结构损伤。     

二维碳纤维/镁基复合材料的力学和热膨胀性能

采用挤压铸造法制备出二维碳纤维织物增强镁基复合材料,并对其基本性能进行了研究.结果表明:加入二维织物能有效提高复合材料的弯曲性能,使抗弯强度达到414 MPa,弹性模量达到59.65 GPa,并且使复合材料的力学性能具有经向和纬向对称性;碳纤维织物的加入降低了复合材料的热膨胀系数,该材料经过热处理后,在20～200℃内平均热膨胀系数仅为5.59×10-6/℃,明显低于基体镁合金.     

碳纤维天线加热设备研制

本文介绍了碳纤维天线合成设备的研制情况。如加热系统的边界条件和热传导模型的建立,加热功率和温度场的计算,以及相应的控制方法。     

碳纤维多层织机引纬机构设计及分析

碳纤维多层织机引纬机构的设计与研究对现代三维织造设备发展具有重大意义。根据碳纤维多层织物特殊织造要求,设计了一套附带寻位装置的多层引纬系统,实现引纬机构按照开口位置的变换和不同层数的引纬。为了满足剑带和升降装置运动平稳性,对所建模型进行了动力学分析和静力学仿真,分析结果表明机构满足各项工作要求。     

基于超声红外热成像的缺陷检测与定位研究

超声红外热成像以超声作为激励源,能够用于检测多种工件,但是由于热传导效应及空气的散射,检测结果中缺陷边缘较为模糊,成像对比度不高,并且会有温度分布不均引起的"散斑噪声"。为解决以上问题,提出了一种对超声红外热成像结果进行缺陷检测和定位的方法,使用限制对比度自适应直方图均衡(contrast limited adaptive histogram equalization,简称CLAHE)方法对图像进行对比度增强,用巴特沃斯滤波器进行降噪,根据图像的局部方差特征判断是否有缺陷,并通过形态学处理对缺陷中心进行定位。实验表明,根据局部方差可以对图像进行有效判断,经过形态学处理之后能够准确定位。该研究为通过超声红外热成像实现缺陷检测及定位提供了一种便捷有效的方法。     

高速切削温度的二维热传导模型建立及求解

在高速加工过程中,切削热的产生将影响工件加工表面的质量和刀具寿命,分析切削温度的分布对研究切削机理及工艺参数的优化有着重要意义。基于传热学和金属切削理论建立了高速车削温度的热传导模型,结合切削过程中的边界条件和初始条件,应用数学解析法推导出二维热传导方程的解,利用求解导热逆问题的方法估算边界条件。实验中采用人工热电偶测量切削温度,根据测得的刀具内部点的温度值计算出表面热流,进而通过MATLAB软件仿真得到切削温度场,并利用红外热像仪的测量结果进行试验验证。     

复合材料缺陷的红外热成像检测研究

针对复合材料内部缺陷检测的问题,采用两个并排五根半镀白卤素管灯阵列对样品进行对称式热流加热,并采用高灵敏度红外热像仪作为检测设备,搭建了反射式主动红外热成像检测系统。利用该系统对碳纤维树脂和玻璃纤维树脂层合板孔洞及夹杂缺陷样品进行了检测,分析了两种材质样品表面温度曲线差异的原因,讨论了孔洞几何尺寸对样品表面温差变化的影响,以及缺陷表面出现峰值温差时刻不成比例的原因。实验及研究结果表明:该检测系统可以对缺陷样品进行检测;缺陷深度和孔径大小对样品表面温差的影响可为后续通过温差曲线判断缺陷特征提供借鉴。     

基于脉冲位相的红外热波无损检测法测量缺陷深度

提出了基于脉冲位相分析的数据处理方法以实现红外热波无损检测法对缺陷深度的测量.对脉冲红外热波无损检测的时间信号进行傅里叶变换(FFT),提取位相频率信息,根据热波频率与传导深度的关系完成缺陷深度的检测.以热传导较快的铝材料为例,对自行设计的深度不同的平底洞缺陷进行实验,并通过应用Matlab的FFT分析得到不同深度平底洞缺陷在不同频率下的位相曲线,同时,应用VC++得到位相序列热图.实验结果表明了脉冲位相对缺陷深度检测的可行性,缺陷实际深度与实验深度存在d≈1.98 μ的关系,同时位相图有效抑制了噪声的干扰,为材料和结构内部缺陷检测提供了一种有效处理方法.     

空间相机碳纤维桁架导热增强设计

由于空间相机桁架结构常用的碳纤维复合材料热导率较低,从而导致结构内部易形成较大温度梯度。本文提出通过在碳纤维复合材料表面附着铜网和粘贴铝膜,以实现某空间相机桁架结构的导热增强设计。首先,建立了碳纤维复合材料热导率模型。然后,针对碳纤维复合材料平板表面附着铜网/粘贴铝膜的结构特点,建立了平板的传热模型,并对未经处理的碳纤维复合材料平板以及在其表面分别粘贴0.05mm和0.5mm铝膜、附着等效直径为0.08mm铜网4种不同状态进行了热分析。接着,通过试验测试获得了不同状态平板结构的等效热导率。试验结果表明,表面附着铜网/粘贴铝膜可以使面内等效热导率得到不同程度的改善。其中,在碳纤维复合材料平板表面粘贴0.5mm铝膜效果最好,其可使结构的等效热导率提升至41.3 W/(m·K)。最后,根据试验所得结构等效热导率,对某空间相机碳纤维桁架进行了热设计。桁架结构热分析结果表明,单根桁架杆的轴向温差已由6.8℃减小为0.8℃,桁架结构温度均匀性得到显著改善。     

飞机复合材料红外热成像检测技术的研究

简要介绍了红外热成像检测技术的基本原理和分类,应用该技术分别对飞机复合材料层压板平底孔和蜂窝结构中分层和积水进行检测,并进行了一定分析.     

乳腺肿瘤红外热成像及其与超声影像的比较

采用红外热成像系统联合彩色多普勒超声仪对8例女性乳腺肿瘤患者进行扫描成像,获取乳腺肿瘤温度分布等红外热辐射特征及其乳腺肿瘤的大小、内部血流等超声影像特征,探讨乳腺肿瘤的红外热图像特征,同时将红外热图像分析结果与超声诊断结果进行比较,结果表明两种影像技术的吻合度较好,研究结果具有重要的应用价值。     

耐火材料导热系数的影响因素

本文介绍了耐火材料导热系数的定义、测量原理及影响因素,并且从几个方面讨论了耐火材料导热系数的影响因素。     

空间光谱成像仪热设计参数的灵敏度

针对空间光学遥感器在轨运行期间其热物理属性的实际参数与热设计参数之间存在一定的偏差,从而影响整机热设计的问题,本文基于系统灵敏度理论,对空间光学遥感器的热设计进行了分析,并建立了在轨条件下的热平衡方程组.通过分析热平衡方程组的设计变量,总结出影响整机温度分布的热设计参数.以某空间光谱成像仪热设计为例,分析了上述影响整机温度分布的设计参数的灵敏度.灵敏度分析结果表明:整机平均温度对太阳吸收系数的灵敏度几乎为零;对红外半球发射率的灵敏度为2.2～14.55℃;对内部热源的灵敏度为1.8～2℃/W;对导热率的灵敏度为2.25×10-3～4.39×10-2 m℃2/W:对接触导热系数的灵敏度为0～1.1×10-3 m2℃2/W.试验验证结果表明,基于灵敏度分析结果的热控设计方案有效且可行.     

Applications of high-speed scanning pyrometry

Scanning pyrometry with microsecond time resolution was developed at the IMGC for measurement of thermophysical properties by dynamic techniques. A new pulse method (subsecond experiment) for the measurement of thermal expansion at high temperatures is presented, in which the expansion of a long speciment is correlated to its temperature profile. A new dynamic technique (20–30 s experiment) for the measurement of thermal conductivity is described. Both measurement methods are made possible by high-speed scanning pyrometry.     

用标准样法测量材料的导热系数

在对导热系数的稳态测量方法的综述与讨论的基础上,提出了测量材料导热系数的标准样比较方法。分析了该方法的简单性、经济性及可行性。     

A stiff scanning tunneling microscopy head for measurement at low temperatures and in high magnetic fields

We have developed a measurement head for scanning tunneling microscopy (STM) and specifically for spectroscopic imaging STM which is optimized for high mechanical stiffness and good thermal conductivity by choice of material. The main components of the microscope head are made of sapphire. Sapphire has been chosen from several competing possibilities based on finite element modeling of the fundamental vibrational modes of the body. We demonstrate operation of the STM head in topographic imaging and tunneling spectroscopy at temperatures down to below 2 K.     

基于储热释放的方形锂电池内部热参数测试

方形锂电池是卷芯和外壳组成的非均质结构,卷芯导热系数及其与外壳换热系数是影响散热的关键参数,目前缺乏直接测试方法。提出利用电池储热构造热源,通过冷却面温度变化触发非稳态传热,使用热成像记录外壳温度沿传热方向空间分布及其时间演变,代入三维非稳态传热反演模型,同时计算卷芯面向、纵向导热系数,以及卷芯与外壳底部、最大面换热系数。搭建测试装置,对两种方形锂电池进行多次实验检验重复性,卷芯导热系数测试相对标准差在5%～10%之间,对3种非均质标准样品测试检验准确性,相对偏差小于5%。该方法提供一种适用于非均质样品传热特性实验评估的手段,修改样品模型后也可用于圆柱形锂电池等其他非均质样品。     

Apparent thermal conductivity approach at high-temperature measurements of porous materials

The apparent thermal conductivity approach for high-temperature investigations of porous materials taking into account moisture transport, convective and radiative modes of heat transport, phase-change processes and chemical reactions is presented. Methods for the measurement of apparent thermal conductivity as a material characteristic are analyzed. An example of the practical application of the approach is given, for a hybrid-fiber reinforced cement composite exposed to high temperatures up to 1000 °C. The aspects of the utilization of apparent thermal conductivity as a tool in an assessment of porous materials and their multi-layered systems exposed to high temperatures are discussed.