發(fā)布時間：2017-09-27 04:28

  本文關(guān)鍵詞：金屬結(jié)構(gòu)件裂紋超聲紅外熱像檢測及其激勵參數(shù)影響規(guī)律研究

  更多相關(guān)文章： 無損檢測 超聲紅外熱像 激勵參數(shù) 裂紋檢測 有限元分析

【摘要】：機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件缺陷一旦沒有及時發(fā)現(xiàn),其擴(kuò)展會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)件破壞失效極易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。結(jié)構(gòu)件無損檢測健康維護(hù)是機(jī)器安全運(yùn)行的可靠保證。超聲波紅外熱像無損檢測方法是一項創(chuàng)新性地將超聲波激勵與紅外熱像技術(shù)結(jié)合的檢測手段,獨具其他無損檢測方法不可比擬的優(yōu)勢。該方法被提出以來,國內(nèi)外研究人員對該方法進(jìn)行了各方面的研究,包括實驗方面超聲紅外熱像法對不同材料、不同缺陷類型的檢測適用性以及理論方面超聲紅外熱像法激勵裂紋缺陷生熱機(jī)制的研究、紅外熱圖序列數(shù)據(jù)處理分析等。但目前為止,超聲紅外熱像法在工程應(yīng)用中超聲波激勵參數(shù)的選取仍然基本依靠操作人員的經(jīng)驗,暫無理論研究超聲波激勵參數(shù)對裂紋缺陷檢測的影響。本文針對機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋缺陷對超聲紅外熱像無損檢測方法的激勵參數(shù)對裂紋缺陷生熱影響規(guī)律進(jìn)行分析研究,其中研究的超聲波激勵參數(shù)包括激勵幅值、激勵頻率和激勵位置。本文運(yùn)用彈性理論基本原理、接觸動力學(xué)理論和傳熱和傳質(zhì)基本理論等研究超聲波激勵結(jié)構(gòu)件裂紋缺陷局部生熱及熱流傳導(dǎo)至結(jié)構(gòu)件表面過程,建立固熱耦合理論模型和結(jié)構(gòu)件溫度場分布模型;運(yùn)用有限元方法建立超聲波紅外熱像法檢測金屬平板件裂紋的仿真模型,分析求解超聲波激勵金屬結(jié)構(gòu)件裂紋生熱的整個過程得到超聲波激勵結(jié)束后裂紋缺陷的溫度場分布;在超聲紅外熱像無損檢測實驗臺對預(yù)制裂紋缺陷平板件進(jìn)行裂紋檢測實驗,通過實驗數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果對比分析,驗證了通過建立的結(jié)構(gòu)熱耦合模型進(jìn)行有限元分析的可行性;基于超聲波激勵結(jié)構(gòu)件裂紋缺陷局部生熱的固熱耦合理論模型,研究了超聲波激勵參數(shù)對裂紋生熱的影響規(guī)律。通過研究超聲波激勵參數(shù)對裂紋生熱的影響中發(fā)現(xiàn),裂紋區(qū)域的生熱量隨著超聲波激勵幅值的升高而增加,但在不同的激勵幅值范圍內(nèi),裂紋生熱量速率并不相同;小范圍內(nèi)變化的超聲波激勵頻率與裂紋生熱量二者之間不呈現(xiàn)線性關(guān)系,且當(dāng)超聲波的激勵頻率與待測結(jié)構(gòu)件的自然頻率接近時,超聲波激勵引起結(jié)構(gòu)件發(fā)生共振,使得裂紋區(qū)域的生熱量大大增加;的確存在一個最佳的激勵位置使得在相同的激勵條件下裂紋區(qū)域的生熱量比其他激勵位置的生熱量更高,但在試件表面任何其他位置加載超聲波激勵都能使裂紋區(qū)域生熱且溫度足以被紅外熱像儀捕捉檢測。
【關(guān)鍵詞】：無損檢測 超聲紅外熱像 激勵參數(shù) 裂紋檢測 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG115.28
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題背景和意義10-11
• 1.2 超聲波紅外熱像無損檢測方法11-15
• 1.2.1 無損檢測技術(shù)11-13
• 1.2.2 紅外無損檢測方法13-14
• 1.2.3 超聲紅外熱像無損檢測方法14-15
• 1.3 超聲紅外熱像的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本論文的主要工作17-18
• 1.5 本章小結(jié)18-20
• 第二章 超聲波紅外熱像裂紋檢測的理論建模20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 超聲波紅外熱像無損檢測方法的基本原理20-21
• 2.3 超聲波激勵下裂紋缺陷生熱的理論分析21-27
• 2.3.1 超聲波在結(jié)構(gòu)件內(nèi)的傳播與散射21-23
• 2.3.2 超聲波激勵裂紋缺陷生熱23-25
• 2.3.3 裂紋缺陷處的熱流的傳導(dǎo)25-26
• 2.3.4 紅外熱成像理論26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 超聲波紅外熱像裂紋檢測理論模型的數(shù)值分析28-40
• 3.1 引言28
• 3.2 有限元法基礎(chǔ)理論28-29
• 3.3 固熱耦合場有限元模型建立方法29-30
• 3.4 超聲波激勵金屬平板件裂紋生熱有限元模型建立過程30-37
• 3.4.1 定義單元類型和材料參數(shù)30-32
• 3.4.2 模型建立和網(wǎng)格劃分32-33
• 3.4.3 裂紋接觸面定義33-34
• 3.4.4 邊界條件和載荷的施加34-35
• 3.4.5 分析求解35-37
• 3.5 超聲波紅外熱像檢測不同長度裂紋的數(shù)值分析37-39
• 3.5.1 不同長度裂紋金屬平板件有限元模型建立37
• 3.5.2 不同長度裂紋區(qū)域溫度場數(shù)值對比分析37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 第四章 超聲波紅外熱像裂紋缺陷檢測的實驗驗證40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 實驗準(zhǔn)備工作40-43
• 4.2.1 實驗設(shè)備準(zhǔn)備40-43
• 4.2.2 試件預(yù)制不同長度的疲勞裂紋43
• 4.3 超聲紅外熱像裂紋檢測過程43-45
• 4.4 不同長度疲勞裂紋檢測結(jié)果45-47
• 4.4.1 實驗檢測結(jié)果45-47
• 4.4.2 實驗結(jié)果與仿真結(jié)果對比分析47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 超聲紅外熱像檢測的激勵參數(shù)影響規(guī)律研究48-60
• 5.1 引言48
• 5.2 不同激勵參數(shù)超聲波激勵裂紋缺陷生熱的有限元仿真分析48-52
• 5.2.1 不同激勵幅值的仿真分析48
• 5.2.2 不同激勵頻率的仿真分析48-51
• 5.2.3 不同激勵位置的仿真分析51-52
• 5.3 不同激勵參數(shù)超聲波對裂紋生熱影響仿真結(jié)果分析52-56
• 5.3.1 超聲波激勵幅值對裂紋生熱的影響52-53
• 5.3.2 超聲波激勵頻率對裂紋生熱的影響53-55
• 5.3.3 超聲波激勵位置對裂紋生熱的影響55
• 5.3.4 多激勵幅值多激勵頻率對裂紋生熱的影響55-56
• 5.4 超聲紅外熱像激勵參數(shù)影響規(guī)律研究的實驗驗證56-59
• 5.5 本章小結(jié)59-60
• 第六章 總結(jié)與展望60-62
• 6.1 論文總結(jié)60-61
• 6.2 研究展望61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 致謝66-68
• 附錄 攻讀學(xué)位期間參研項目和發(fā)表的論文68

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 莫朝霞;陳沅江;;我國紅外熱像檢測技術(shù)的研究及發(fā)展展望[J];激光與紅外;2014年12期

2 馮輔周;閔慶旭;張超省;江鵬程;皇才進(jìn);;超聲紅外熱像技術(shù)仿真模擬的電-力類比激勵方法[J];無損檢測;2014年07期

3 徐林;高三杰;劉衛(wèi);楊波;;無損檢測技術(shù)的原理及應(yīng)用[J];科技視界;2014年13期

4 王麗英;;射線檢測中缺陷漏檢的原因分析[J];化工管理;2014年12期

5 張元良;張洪潮;趙嘉旭;周志民;王金龍;;高端機(jī)械裝備再制造無損檢測綜述[J];機(jī)械工程學(xué)報;2013年07期

6 金國鋒;張煒;宋遠(yuǎn)佳;楊正偉;王冬冬;;含曲率結(jié)構(gòu)裂紋的超聲紅外熱波檢測數(shù)值仿真[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年03期

7 馮輔周;張超省;江鵬程;閔慶旭;;基于超聲紅外熱像技術(shù)的裝甲裝備缺陷檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J];光電子技術(shù);2012年03期

8 馮輔周;張超省;袁建;江鵬程;;超聲紅外熱像技術(shù)中裂紋的識別和重構(gòu)[J];無損檢測;2011年11期

9 馮輔周;張超省;張麗霞;司愛威;;超聲激勵條件下微裂紋生熱的有限元分析及試驗研究[J];裝甲兵工程學(xué)院學(xué)報;2011年05期

10 鄧興凱;楊永軍;;CCD多光譜輻射測溫技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J];計測技術(shù);2011年01期

，

本文編號：927627