本文關(guān)鍵詞：激光超聲非接觸檢測高溫金屬表面缺陷研究

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【摘要】：化工壓力容器多數(shù)工作在高溫、高壓等復(fù)雜環(huán)境下,隨著服役時間的延長,由原始缺陷及生產(chǎn)消耗引發(fā)的容器材料的損傷問題會越來越突出,進而引發(fā)安全事故。非接觸式激光超聲技術(shù)能夠在高溫環(huán)境下實現(xiàn)遠距離的缺陷檢測,不用考慮接觸式方法中耦合劑耐熱性能差、聲能衰減等問題,是當(dāng)下復(fù)雜環(huán)境下用于無損檢測的一種重要手段,具有重要的工業(yè)應(yīng)用價值。本文系統(tǒng)地開展了激光超聲非接觸式檢測高溫金屬表面缺陷的理論和實驗研究。在理論方面,對介質(zhì)中激光激發(fā)聲表面波以及聲表面波的檢測理論進行了詳細論述。利用有限元分析方法討論了聲表面波與表面缺陷相互作用的詳細過程。在不同溫度下進行了仿真,發(fā)現(xiàn)材料溫度的升高會造成聲表面波傳播速度的降低和幅值的減小。分別在常溫和℃時,對掃描激光點源法檢測表面缺陷的過程進行了仿真,對比發(fā)現(xiàn),波形變化趨勢相同,從理論上說明掃描激光點源法可以用于高溫下的缺陷檢測。分析了不同深度的缺陷對聲表面波傳播的影響,發(fā)現(xiàn)隨著缺陷深度的增加,反射波的峰峰值逐漸增大,透射波的峰峰值逐漸減小。在實驗方面,搭建了由激光器、干涉儀、加熱爐和掃描振鏡等構(gòu)成的高溫缺陷檢測系統(tǒng),通過實驗驗證了溫度的升高對缺陷檢測的影響,并分別對傳播速度、衰減系數(shù)隨溫度變化的情況進行了量化。在室溫到℃范圍內(nèi),將掃描激光點源法成功的用于低碳鋼材料表面缺陷的檢測實驗中,并且分別得到反射波與透射波峰峰值隨缺陷深度變化的近似關(guān)系式。
【關(guān)鍵詞】：高溫 激光超聲 聲表面波 非接觸 表面缺陷
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ051.3;TG115.28
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 論文研究背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 本文的主要工作18-19
• 第二章 介質(zhì)中激光激發(fā)與檢測聲表面波的基本理論19-29
• 2.1 激光超聲概述19
• 2.2 激光激發(fā)超聲機制19-21
• 2.2.1 熱彈機制20
• 2.2.2 融蝕機制20-21
• 2.3 聲表面波的基本性質(zhì)21
• 2.4 聲表面波的檢測方法21-25
• 2.5 激光器參數(shù)分析25-26
• 2.5.1 脈沖能量25
• 2.5.2 輻照區(qū)域與光束能量分布25
• 2.5.3 脈沖寬度與脈沖重復(fù)率25-26
• 2.6 熱彈機制下激發(fā)超聲的點源模型26-28
• 2.6.1 熱擴散理論模型26-27
• 2.6.2 熱結(jié)構(gòu)耦合的理論模型27-28
• 2.6.3 熱彈耦合的有限元方程28
• 2.7 本章小結(jié)28-29
• 第三章 聲表面波與表面缺陷相互作用數(shù)值模擬29-38
• 3.1 仿真參數(shù)分析29-31
• 3.1.1 網(wǎng)格大小的選取29
• 3.1.2 時間步長的選取29
• 3.1.3 激光和材料參數(shù)的確定29-31
• 3.2 熱應(yīng)力分析31-33
• 3.2.1 熱分析32
• 3.2.2 應(yīng)力場分析32-33
• 3.3 聲表面波沿表面?zhèn)鞑ヌ匦苑治?/span>33-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 高溫金屬表面缺陷檢測數(shù)值模擬38-50
• 4.1 高溫對聲表面波的影響38-39
• 4.2 影響傳播速度變化的因素39-42
• 4.2.1 熱膨脹的影響39-41
• 4.2.2 彈性模量和泊松比的影響41-42
• 4.3 影響聲表面波幅值衰減的因素42-43
• 4.3.1 常溫下幅值衰減的原因42-43
• 4.3.2 高溫對幅值衰減的影響43
• 4.4 掃描激光點源法用于高溫金屬表面缺陷檢測的數(shù)值模擬43-49
• 4.4.1 掃描激光點源法檢測缺陷43-45
• 4.4.2 掃描激光點源法用于常溫與高溫對比分析45-46
• 4.4.3 高溫金屬材料表面缺陷深度數(shù)值分析46-49
• 4.5 本章小結(jié)49-50
• 第五章 高溫金屬表面缺陷檢測實驗研究50-69
• 5.1 實驗系統(tǒng)整體介紹50-57
• 5.1.1 激發(fā)裝置51-53
• 5.1.2 檢測裝置53-54
• 5.1.3 掃描裝置54-56
• 5.1.4 加熱裝置56-57
• 5.1.5 控制裝置57
• 5.2 溫度升高對聲表面波的影響實驗分析57-62
• 5.2.1 溫度與聲表面波傳播速度的關(guān)系58-60
• 5.2.2 溫度與聲表面波衰減之間的關(guān)系60-62
• 5.3 掃描激光點源法檢測高溫金屬表面缺陷實驗分析62-67
• 5.3.1 高溫金屬材料表面缺陷位置檢測62-63
• 5.3.2 對高溫產(chǎn)生的影響的修正63
• 5.3.3 高溫金屬材料表面缺陷深度分析63-67
• 5.4 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻71-74
• 致謝74-75
• 在學(xué)期間的研究成果及學(xué)術(shù)論文情況75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋燕星;王晶;馮其波;陳士謙;;激光參數(shù)及激光超聲探測方法對超聲信號影響[J];紅外與激光工程;2014年05期

2 吳剛;羅曉明;張建華;左延田;;高溫管道在線不停輸檢驗技術(shù)研究[J];化工裝備技術(shù);2014年02期

3 曾偉;楊先明;王海濤;田貴云;方凌;;激光超聲技術(shù)及其應(yīng)用[J];無損檢測;2013年12期

4 屈文忠;D J Inman;;Lamb波結(jié)構(gòu)損傷檢測溫度補償方法仿真與實驗研究[J];振動工程學(xué)報;2013年03期

5 倪培君;;軍工無損檢測技術(shù)[J];國防制造技術(shù);2012年05期

6 程華云;關(guān)衛(wèi)和;;高溫壓力管道在線檢測技術(shù)[J];無損檢測;2010年03期

7 雷勝軍;陳勇;程茂;葉宇峰;;容器設(shè)備的高溫超聲波檢測[J];石油工程建設(shè);2008年03期

8 石一飛;關(guān)建飛;沈中華;倪曉武;陸建;;掃描激光激發(fā)瑞利波探測材料表面微缺陷[J];測試技術(shù)學(xué)報;2008年01期

9 許伯強,倪曉武,沈中華,陸建;激光激發(fā)板狀材料中超聲導(dǎo)波的有限元數(shù)值模擬[J];中國激光;2004年05期

10 韓和平;;介紹幾種高溫探頭[J];無損檢測;1989年10期

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本文編號：1026522