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

  更多相關(guān)文章： 無(wú)損檢測(cè) 超聲紅外熱像 激勵(lì)參數(shù) 裂紋檢測(cè) 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(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn),其擴(kuò)展會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(wú)損檢測(cè)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(wú)損檢測(cè)方法是一項(xiàng)創(chuàng)新性地將超聲波激勵(lì)與紅外熱像技術(shù)結(jié)合的檢測(cè)手段,獨(dú)具其他無(wú)損檢測(cè)方法不可比擬的優(yōu)勢(shì)。該方法被提出以來(lái),國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)該方法進(jìn)行了各方面的研究,包括實(shí)驗(yàn)方面超聲紅外熱像法對(duì)不同材料、不同缺陷類型的檢測(cè)適用性以及理論方面超聲紅外熱像法激勵(lì)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(lì)參數(shù)的選取仍然基本依靠操作人員的經(jīng)驗(yàn),暫無(wú)理論研究超聲波激勵(lì)參數(shù)對(duì)裂紋缺陷檢測(cè)的影響。本文針對(duì)機(jī)械設(shè)備結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋缺陷對(duì)超聲紅外熱像無(wú)損檢測(cè)方法的激勵(lì)參數(shù)對(duì)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(lì)參數(shù)包括激勵(lì)幅值、激勵(lì)頻率和激勵(lì)位置。本文運(yùn)用彈性理論基本原理、接觸動(dòng)力學(xué)理論和傳熱和傳質(zhì)基本理論等研究超聲波激勵(lì)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(guò)程,建立固熱耦合理論模型和結(jié)構(gòu)件溫度場(chǎng)分布模型;運(yùn)用有限元方法建立超聲波紅外熱像法檢測(cè)金屬平板件裂紋的仿真模型,分析求解超聲波激勵(lì)金屬結(jié)構(gòu)件裂紋生熱的整個(gè)過(guò)程得到超聲波激勵(lì)結(jié)束后裂紋缺陷的溫度場(chǎng)分布;在超聲紅外熱像無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)預(yù)制裂紋缺陷平板件進(jìn)行裂紋檢測(cè)實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果對(duì)比分析,驗(yàn)證了通過(guò)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(lì)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(lì)參數(shù)對(duì)裂紋生熱的影響規(guī)律。通過(guò)研究超聲波激勵(lì)參數(shù)對(duì)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(lì)幅值的升高而增加,但在不同的激勵(lì)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(lì)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(lì)頻率與待測(cè)結(jié)構(gòu)件的自然頻率接近時(shí),超聲波激勵(lì)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(gè)最佳的激勵(lì)位置使得在相同的激勵(lì)條件下裂紋區(qū)域的生熱量比其他激勵(lì)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(lì)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(cè)。
【關(guān)鍵詞】：無(wú)損檢測(cè) 超聲紅外熱像 激勵(lì)參數(shù) 裂紋檢測(cè) 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(wú)損檢測(cè)方法11-15
• 1.2.1 無(wú)損檢測(cè)技術(shù)11-13
• 1.2.2 紅外無(wú)損檢測(cè)方法13-14
• 1.2.3 超聲紅外熱像無(wú)損檢測(cè)方法14-15
• 1.3 超聲紅外熱像的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 國(guó)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(cè)的理論建模20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 超聲波紅外熱像無(wú)損檢測(cè)方法的基本原理20-21
• 2.3 超聲波激勵(lì)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(lì)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(cè)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(chǎng)有限元模型建立方法29-30
• 3.4 超聲波激勵(lì)金屬平板件裂紋生熱有限元模型建立過(guò)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(cè)不同長(zhǎng)度裂紋的數(shù)值分析37-39
• 3.5.1 不同長(zhǎng)度裂紋金屬平板件有限元模型建立37
• 3.5.2 不同長(zhǎng)度裂紋區(qū)域溫度場(chǎng)數(shù)值對(duì)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(cè)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作40-43
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備40-43
• 4.2.2 試件預(yù)制不同長(zhǎng)度的疲勞裂紋43
• 4.3 超聲紅外熱像裂紋檢測(cè)過(guò)程43-45
• 4.4 不同長(zhǎng)度疲勞裂紋檢測(cè)結(jié)果45-47
• 4.4.1 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果45-47
• 4.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果對(duì)比分析47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 超聲紅外熱像檢測(cè)的激勵(lì)參數(shù)影響規(guī)律研究48-60
• 5.1 引言48
• 5.2 不同激勵(lì)參數(shù)超聲波激勵(lì)裂紋缺陷生熱的有限元仿真分析48-52
• 5.2.1 不同激勵(lì)幅值的仿真分析48
• 5.2.2 不同激勵(lì)頻率的仿真分析48-51
• 5.2.3 不同激勵(lì)位置的仿真分析51-52
• 5.3 不同激勵(lì)參數(shù)超聲波對(duì)裂紋生熱影響仿真結(jié)果分析52-56
• 5.3.1 超聲波激勵(lì)幅值對(duì)裂紋生熱的影響52-53
• 5.3.2 超聲波激勵(lì)頻率對(duì)裂紋生熱的影響53-55
• 5.3.3 超聲波激勵(lì)位置對(duì)裂紋生熱的影響55
• 5.3.4 多激勵(lì)幅值多激勵(lì)頻率對(duì)裂紋生熱的影響55-56
• 5.4 超聲紅外熱像激勵(lì)參數(shù)影響規(guī)律研究的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(xiàng)目和發(fā)表的論文68

【參考文獻(xiàn)】

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6 金國(guó)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(cè)數(shù)值仿真[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2013年03期

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本文編號(hào)：927627