金属材料内部非金属夹杂超声检测的数值模拟

在金属材料内部夹杂物的超声检测中,如何通过检测获得的回波信号辨识夹杂物的属性和位置,一直是其重点和难点问题.通过建立包含夹杂物缺陷的二维金属板模型,采用有限元数值模拟的方法,对材料内部超声波场进行计算,获得了两种最典型的夹杂物Al2O3和TiN,以及二者在材料内部不同深度时的超声回波信号.研究了夹杂物类型和夹杂物深度对超声回波时域波形以及对界面波、夹杂物缺陷回波和底面回波频谱分布的影响规律.     

钢中非金属夹杂超声检测的计算机模拟

建立了钢的二维有限元计算机模拟模型,对钢中含有大理石和石英玻璃夹杂缺陷时的超声波传播进行了模拟研究.由波场快照图清晰的显示出不同夹杂对声波传播的影响;通过时域A扫描曲线上底面回波到达时间计算出的区域厚度和实际相符,从而验证了模拟结果的正确性;重点底面回波进行了频谱分析,通过各种频域特征量和灵敏频率可以识别出不同材料的夹杂.模拟结果对实际应用有一定的参考价值.     

超声检测中频谱特性变化的有限元模拟

通过数值模拟方法研究分析了声波在固体中的传播,并对模拟信号进行频谱分析,以期进一步认识超声检测的基本机理.从比较成熟的有限元基本理论出发,建立了具有吸收边界的二维有限元模拟模型,对不同大小的裂纹、方形横穿孔、圆柱形横穿孔三种典型缺陷的模型进行了模拟研究;通过对截取的时域A-扫描曲线上缺陷和底面回波进行频谱分析,所得到的不同缺陷的频域特征量和缺陷敏感频率可以识别出文中所述各种缺陷;应用有限元模拟方法所得的结果对实际应用有一定的参考意义.     

超声小角度纵波灵敏检测疲劳小裂纹

目的　研究一种适合于无负载条件下灵敏检测疲劳构件中闭合裂纹的超声技术。方法　采用入射角度不同的超声纵波,对30CrMsi钢试样表面上1.5～8mm范围的开口及闭合裂纹进行检测实验。通过入射角与底面回波幅度、回波曲线形状、裂纹尺寸间的关系获得对裂纹具有灵敏反应的超声波最佳入射角。结果　小角度入射纵波较垂直入射或大角度入射纵波均具有较高的灵敏度;尤其当入射角在2°附近,具有最高检测灵敏度。结论　采用小角度纵波技术,可提高超声对疲劳小裂纹的反应。只要入射角度合适,检出卸载后构件中的闭合裂纹也是可能的,但对闭合裂纹的定量仍有困难。     

钢箱梁疲劳裂纹特征超声波检测方法试验研究

采用疲劳裂纹标准试件对钢箱梁疲劳裂纹长度、宽度、深度、倾斜角度及开裂位置等特征进行超声波检测试验,研究钢箱梁疲劳裂纹特征超声波检测方法。依据理论计算和试验结果,对比分析每种裂纹检测波形及回波参数,提出1/3测长法,给出测长法判断依据的理论解,与实际检测结果相符合;针对裂纹深度,提出裂纹深度检测的精度提高的方法;建立裂纹倾斜角度、开裂位置判定计算公式。分析面板与U肋焊缝处不同类型裂纹检测结果,给出裂纹距焊趾距离K计算公式,并由K建立焊趾、焊根、未溶透部位疲劳裂纹判别方法。研究结果表明:疲劳裂纹特征与回波参数存在一定的相关性,疲劳裂纹特征检测方法具有较好的准确性。     

基于声参量的金属材料辨识方法

以3种不同的金属材料(其中同种材料采用不同条件热处理)为例,利用一次和二次底面回波测试,计算了材料的声速、声衰减系数、一次底面回波的幅度谱、功率谱的峰值频率及带宽,利用超声波与不同材料(对应的显微结构不同)相互作用,引起的声波能量损失和传播速度变化的不同,研究了以此进行直接和间接辨识金属材料的方法.该方法可用于贵重金属材料或珍贵金属藏品的防伪辨识.     

含曲率结构裂纹的超声红外热波检测数值仿真

针对含曲率结构中裂纹缺陷的检测,采用数值仿真方法研究了超声红外热波技术的可行性。建立不同曲率含有裂纹缺陷复合材料构件的有限元模型,在超声波的激励作用下,获得了构件表面温度分布图,实现了对裂纹缺陷的检测,并对比分析了构件的曲率对检测结果的影响。结果表明:超声热波方法可以应用于含曲率结构的裂纹缺陷检测,并且结构的曲率越大,检测结果越好。     

时反导波对管中通透裂纹扩张过程的检测规律研究

将时间反转方法用于管道缺陷超声导波检测时,可实现导波能量在缺陷处的时间—空间聚焦,但需进一步研究该方法对沿轴向、周向扩张通透裂纹的检测规律.采用数值时反方法观察了管中导波能量聚焦过程,研究了时反前、后缺陷回波反射系数随通透裂纹扩张过程的变化规律.结果表明,当裂纹张角较小时,时反后的缺陷回波反射系数相对于时反前增大较大,随着裂纹张角的扩张,时反前、后缺陷回波反射系数逐渐趋于相等;当裂纹轴向长度从λ/100增大至λ过程中,时反后的缺陷回波反射系数是时反前的5—8倍,且最大、小值出现规律一致.     

超声波检测灰铸铁的应用研究

通常,灰铸铁的超声波检测是非常困难的。本文提出了灰铸铁超声波检测的应用条件和一些新观点,从而产生一套实用的灰铸铁超声波检测方法,并且应用于我们的园盘状、厚度为30mm左右的灰铸铁另件。通过选用合适的灵敏度进行分级扫查,按照自制的不同材质的参考试块和当量缺陷参考试块,采用多次底面回波衰减法、另件棱边回波衰减法,动态波形图和半声程概念等,以确定缺陷的特征。并经实物解剖加以验证。因而使本来承载能力可靠性很差但又价廉的灰铸铁另件,能适用于可靠性要求较高的场合,从而取得经济效益。     

超声波检测桩身混凝土缺陷的信号频谱分析研究

介绍了超声波法检测混凝土缺陷的原理,分析了混凝土中缺陷与超声波声学参数之间的关系.对混凝土试样进行声波测试,利用频谱分析方法得出超声波的频谱特性.通过比较完整混凝土与有缺陷混凝土声波测试的频谱差异,对混凝土内部缺陷情况进行综合判断.以某一工程的桩身混凝土声波检测为例,说明利用频谱分析方法对桩身混凝土缺陷进行判断能够取得较为满意的结果.     

激光超声波检测材料表面裂纹的有限元数值模拟

该文利用abaqus有限元软件模拟了激光激发的超声波在预加裂纹的薄板中传播的物理过程.通过高斯分布力载荷模拟入射超声波源,建立了超声传播的abaqus瞬态动力学模型,探讨了表面裂纹的宽度和深度对反射波的影响.结果表明随着裂纹深度的增加,反射波的振幅单调递减,而裂纹宽度和形状对反射波没有影响.     

蓝宝石衬底表面微观缺陷检测与深度估计

文中将线阵相机扫描技术与垂直扫描白光干涉技术相结合,对蓝宝石衬底表面的微缺陷进行定位和深度评估.首先,利用线阵相机测量设备进行全场扫描,获得全场图像;然后,通过提取质心坐标来检测微缺陷的位置坐标;最后,在白光干涉测量系统中重建微缺陷的三维形貌,识别缺陷类型,提取缺陷深度信息.结果表明:线阵相机测量系统扫描直径为10.16 cm的蓝宝石衬底表面只需10 s左右,而白光干涉测量系统检测一个微缺陷大约需要76 s,检测到的最深缺陷深度为7.09 μm,共发现13个缺陷(10个凹坑和3个裂纹或划痕)并定位在蓝宝石衬底表面.实验结果表明:该方法能准确定位蓝宝石衬底表面的微缺陷并提取其深度.     

形态小波在中厚板表面裂纹缺陷检测中的应用

中厚板表面裂纹缺陷在图像中容易受背景噪声和氧化铁皮的影响,传统的图像处理方法很难将裂纹缺陷从图像中检测出来.提出了将形态小波变换应用于中厚板表面裂纹缺陷检测的方法.该方法利用小波分解对突变信号的检测能力,结合裂纹缺陷在形态上近似于直线的性质,将裂纹缺陷从图像中准确提取出来.实验证明形态小波用来检测中厚板表面裂纹缺陷比用其他方法更有效.     

基于LS-SVM的超声导波管道缺陷二维重构

针对当前超声导波检测中的缺陷成像技术难点,提出了基于支持向量机的缺陷轮廓重构方法.通过实验和有限元仿真相结合的方式,获得不同大小缺陷的检测信号.采用最小二乘网络学习算法,选取缺陷回波数据作为支持向量机的输入,缺陷轮廓数据作为输出.建立了缺陷回波到缺陷二维轮廓的非线性映射,实现了缺陷轴向宽度和径向深度的二维轮廓重构,并与径向基神经网络重构效果进行了对比.实验结果表明,该方法速度快、精度高、泛化能力好,是管道超声导波定量化、可视化检测的一种可行方法.     

蓝宝石衬底表面微观缺陷检测与深度估计（英文）

文中将线阵相机扫描技术与垂直扫描白光干涉技术相结合,对蓝宝石衬底表面的微缺陷进行定位和深度评估.首先,利用线阵相机测量设备进行全场扫描,获得全场图像;然后,通过提取质心坐标来检测微缺陷的位置坐标;最后,在白光干涉测量系统中重建微缺陷的三维形貌,识别缺陷类型,提取缺陷深度信息.结果表明:线阵相机测量系统扫描直径为10.16 cm的蓝宝石衬底表面只需10 s左右,而白光干涉测量系统检测一个微缺陷大约需要76 s,检测到的最深缺陷深度为7.09μm,共发现13个缺陷(10个凹坑和3个裂纹或划痕)并定位在蓝宝石衬底表面.实验结果表明:该方法能准确定位蓝宝石衬底表面的微缺陷并提取其深度.     

基于导波频散特征的金属排管缺陷辨识方法

采用时频分析方法,研究导波在金属管道中频散特征与缺陷尺寸间的映射关系。基于有限元分析软件ANSYS,采用单元生死法建立9组不同周向尺寸和径向深度缺陷的管道模型,用脉冲-回波的方法模拟L(0,2)模态波对管道的激励;基于Gabor变换和导波频散特性,提取缺陷回波时间、反射系数等特征参数。研究结果表明:管道裂纹缺陷的轴向定位误差为1.48%;缺陷处的反射系数较大,且反射系数随着损伤程度的变大而增大。     

超声检测中裂纹型缺陷深度的智能识别

为了实现对裂纹型缺陷深度的定量识别,提高超声检测精度,引入小波分析和人工神经网络技术进行缺陷深度的智能识别,从超声检测的基本原理、缺陷深度表征量的确定、超声回波信号缺陷特征量的小波提取、神经网络的结构参数及训练和测试网络等方面,详细探讨了对裂纹型缺陷进行智能识别的方法,论证了运用神经网络进行缺陷智能定量识别的可行性,构造了智能识别实验系统,并利用该系统对所加工的含缺陷试样进行了定量识别试验与分析,结果表明,小波分析和人工神经网络技术的引入能够为超声检测缺陷的定量识别提供行之有效的途径。     

裂纹转子振动特性的研究

基于所建立的开闭裂纹转子系统的非线性动力学模型 ,对裂纹转子在不同裂纹深度下的振动特性进行了研究 ,在同时考虑转轴在平行裂纹方向与垂直裂纹方向的刚度随裂纹深度的变化的情况下 ,用数值方法计算了开闭裂纹转子系统在不同裂纹深度时的频谱和幅频图。结果表明 ,随裂纹深度的加深 ,转子的振动特性出现了较大的变化 ,由于裂纹的存在使其显示出特殊的动力学特性 ,为工程上转子裂纹的诊断提供了依据     

基于有限元与神经网络的含裂纹缺陷管道安全性分析

油气管道在服役过程中受外界环境影响(特别是大气和土壤作用),极易发生腐蚀而在管体表面产生腐蚀缺陷。这些缺陷会对在役管道的服役安全造成严重损害,其中尤以裂纹型缺陷危害程度最大。裂纹缺陷的存在将破坏管体表面的几何连续性,改变裂纹周围的应力应变状态,最终导致管道承压能力下降,危及管道服役安全。为此,该研究首先通过有限元方法建立含裂纹缺陷的管道模型,分析在不同裂纹深度、长度和管道内压下管道裂纹处最大应力和应力强度因子K_I等参量的变化规律。然后利用有限元分析获得的特征数据,采用前馈神经网络模型,建立含裂纹缺陷管道最大应力和K_I的预测模型,实现对含缺陷管道最大应力状态的高效和准确预测,为管道安全性分析提供技术支持。     

水泥土的超声波特性研究

通过对120 d龄期下不同水泥掺和比的水泥土进行超声波测试,利用FFT分析方法对信号进行频谱分析,获得水泥土超声波的频谱特征曲线.结合波速、波形与频谱特性来综合判断水泥土的质量和强度,得出最优水泥掺和比范围.