無論在科學(xué)研究領(lǐng)域還是生產(chǎn)制造領(lǐng)域,疲勞裂紋無損評估是一項(xiàng)重要且充滿挑戰(zhàn)的任務(wù)。在設(shè)備和零部件的制造和服役過程中,疲勞裂紋萌生率較高。傳統(tǒng)疲勞裂紋的檢測方法包括磁粉檢測、滲透檢測和射線檢測等。但磁粉檢測程序復(fù)雜且只適用于鐵磁性材料,滲透檢測需要清潔,且污染環(huán)境,射線檢測對人體有害。電磁熱成像檢測由于檢測面積大、分辨率和靈敏度高、無耗材、無污染等優(yōu)點(diǎn),近年來發(fā)展迅速,廣泛用于導(dǎo)體的腐蝕、疲勞裂紋以及壓力容器、鍋爐和管道中的焊縫裂紋檢測。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的自然微裂紋,電磁熱成像檢測存在加熱不均勻、缺陷信號易被噪聲信號覆蓋等問題。本文提出了區(qū)間渦流熱成像檢測,討論了線圈和缺陷豎直提離及水平距離變化對試件表面渦流場和溫度場分布的影響。當(dāng)豎直或水平距離增大時(shí),渦流密度值減弱,但渦流分布均勻性增強(qiáng)。討論了能夠平衡渦流強(qiáng)度及渦流的均勻性優(yōu)選檢測區(qū)域。該研究有助于建立局部和全局區(qū)域傳感的聯(lián)系,能夠增大微弱信號檢測過程中缺陷區(qū)域與非缺陷區(qū)域的熱對比度。本文首先分析了脈沖渦流熱成像檢測中試件表面的渦流分布特點(diǎn),說明了區(qū)間渦流效應(yīng)的存在。其次,通過有限元仿真,討論了豎直和水平提離增大時(shí),無缺陷試件表面渦流強(qiáng)度及渦流分布均勻性的變化,以及對缺陷檢測熱對比度的影響。該仿真包括了表面缺陷和亞表面缺陷,缺陷尺寸按照普遍認(rèn)可的微裂紋評定標(biāo)準(zhǔn),設(shè)定在微米數(shù)量級。再次,采用壓力容器焊縫試樣做了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),試樣中的自然缺陷不可見。討論分析了豎直和水平提離增大對缺陷信號提取的影響,通過與采用簡單后處理算法(主成分分析法、獨(dú)立成分分析法等)對比,說明了選擇合適檢測區(qū)間更為重要。本文最后簡述了速度效應(yīng)下的區(qū)間渦流熱成像,主要討論了低速動態(tài)熱成像檢測,從低速動態(tài)熱成像檢測以及最佳檢測區(qū)間和熱場的疊加復(fù)合作用兩個(gè)角度說明了動態(tài)熱成像檢測效果。理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明,脈沖渦流熱成像檢測中存在區(qū)間渦流效應(yīng),試件表面隨著距線圈水平或豎直距離的增大,渦流強(qiáng)度減弱,均勻性增強(qiáng),在合適的距離可以平衡兩者,提高缺陷檢測的熱對比度,利于缺陷信號提取。低速動態(tài)熱成像可以利用區(qū)間渦流效應(yīng),加上熱場疊加特點(diǎn),利于缺陷檢測。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O346;TG115.284

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2822324