本文關(guān)鍵詞：激光超聲非接觸檢測(cè)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(shí)間的延長(zhǎng),由原始缺陷及生產(chǎn)消耗引發(fā)的容器材料的損傷問(wèn)題會(huì)越來(lái)越突出,進(jìn)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(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的缺陷檢測(cè),不用考慮接觸式方法中耦合劑耐熱性能差、聲能衰減等問(wèn)題,是當(dāng)下復(fù)雜環(huán)境下用于無(wú)損檢測(cè)的一種重要手段,具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本文系統(tǒng)地開(kāi)展了激光超聲非接觸式檢測(cè)高溫金屬表面缺陷的理論和實(shí)驗(yàn)研究。在理論方面,對(duì)介質(zhì)中激光激發(fā)聲表面波以及聲表面波的檢測(cè)理論進(jìn)行了詳細(xì)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(xì)過(guò)程。在不同溫度下進(jìn)行了仿真,發(fā)現(xiàn)材料溫度的升高會(huì)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(shí),對(duì)掃描激光點(diǎn)源法檢測(cè)表面缺陷的過(guò)程進(jìn)行了仿真,對(duì)比發(fā)現(xiàn),波形變化趨勢(shì)相同,從理論上說(shuō)明掃描激光點(diǎn)源法可以用于高溫下的缺陷檢測(cè)。分析了不同深度的缺陷對(duì)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(shí)驗(yàn)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(cè)系統(tǒng),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了溫度的升高對(duì)缺陷檢測(cè)的影響,并分別對(duì)傳播速度、衰減系數(shù)隨溫度變化的情況進(jìn)行了量化。在室溫到℃范圍內(nèi),將掃描激光點(diǎn)源法成功的用于低碳鋼材料表面缺陷的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(guó)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(cè)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(jī)制19-21
• 2.2.1 熱彈機(jī)制20
• 2.2.2 融蝕機(jī)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(cè)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(jī)制下激發(fā)超聲的點(diǎn)源模型26-28
• 2.6.1 熱擴(kuò)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(shí)間步長(zhǎng)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(chǎng)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(cè)數(shù)值模擬38-50
• 4.1 高溫對(duì)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(duì)幅值衰減的影響43
• 4.4 掃描激光點(diǎn)源法用于高溫金屬表面缺陷檢測(cè)的數(shù)值模擬43-49
• 4.4.1 掃描激光點(diǎn)源法檢測(cè)缺陷43-45
• 4.4.2 掃描激光點(diǎn)源法用于常溫與高溫對(duì)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(cè)實(shí)驗(yàn)研究50-69
• 5.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體介紹50-57
• 5.1.1 激發(fā)裝置51-53
• 5.1.2 檢測(cè)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(duì)聲表面波的影響實(shí)驗(yàn)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(diǎn)源法檢測(cè)高溫金屬表面缺陷實(shí)驗(yàn)分析62-67
• 5.3.1 高溫金屬材料表面缺陷位置檢測(cè)62-63
• 5.3.2 對(duì)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(xiàn)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：1026522