超声测厚的计算机模拟研究

从比较成熟的有限元基本理论出发,建立具有吸收边界45号钢的二维有限元计算机模型。由波场快照图清晰地显示了声波传播的情况,通过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。应用有限元模拟方法所得结果对实际应用有一定的参考意义。     

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.     

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.     

超声检测钢中大理石夹杂的计算机模拟

从有限元基本理论出发,建立了钢的二维计算机模拟模型.对钢板中含有大理石夹杂缺陷时的超声波传播情况进行了数值模拟计算.重点在频域中对透射波信号进行了频谱分析,通过频谱分析得到的各种频域特征量和灵敏频率可以得出大理石夹杂缺陷对超声传播的影响.模拟结果对实际应用有一定的参考价值.     

结晶器内钢液流速对IF钢宽板坯表层夹杂物分布的影响

对BOF-RH-CC生产Ti-IF钢宽板坯的表层夹杂物进行研究.采用非水溶液电解法从钢中分离夹杂物,并用SEM/EDS分别对其形貌和成分进行检测,获得典型夹杂物的分布规律.通过测定钢坯不同部位的枝晶偏角,计算结晶器中钢液的流速,并用软件进行模拟比较.结果表明,实际最大流速为模拟结果的1.93倍,边缘部位钢液流速与模拟的结果基本符合;随着钢液流速的下降,铸坯表层夹杂 物平均直径增大了 9.5%.     

金属内部裂纹的超声衰减特性与近表面缺陷识别

建立了包含裂纹缺陷的二维金属板模型.采用有限元方法,对具有不同深度裂纹的材料内部超声波场进行计算,获得了不同裂纹深度金属材料上表面的回波信号,分析了裂纹深度对超声波传播特性的影响规律.进一步分离提取不同阶次底面回波的频谱特征,获得了由裂纹缺陷引起的超声衰减系数随频率的变化关系.最后提出了通过底面回波频谱图辨识近表面裂纹缺陷的方法.     

不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响

为控制钢液中氮含量,实验了两种不同脱氧方式:(Ⅰ)出钢过程加Al进行强脱氧;(Ⅱ)出钢时不加Al,加入Si--Mn合金进行弱脱氧,在LF进站再喂入Al线进行强脱氧.借助气体分析仪和扫描电镜对不同脱氧方式下钢中氧氮含量和夹杂物进行了分析.两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致,但方式(Ⅱ)对控制氮含量更为有利,可以使氮的质量分数降低约5×10-6;两种不同脱氧方式对最终产品中夹杂物的类型和尺寸影响不大,均为球状的CaS和CaO--MgO--Al2O3夹杂物.文中还推断出了采用Si--Mn弱脱氧时钢中夹杂物的生成过程.     

冷轧板表面线状缺陷成因分析与探讨

分析了线状缺陷的形貌特征,通过对现场试样线状缺陷的分析和模拟轧制试验,研究了线状缺陷的形成原因.结果表明,"黑线"是由钢中夹杂引起的,"亮线"是钢中气泡和夹杂共同作用的结果.     

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.     

利用回波模拟对激光测距精度检验系统的设计

为解决激光测距在实际测量中受外部因素而导致结果不准确的问题, 设计了一种回波模拟系统对实测结 果进行检验。 测距系统向回波系统发射一束窄脉宽激光, PIN(Positive Input Negative)对激光采集和光电转换, 将转换完成的电信号发送至 FPGA(Field-Programmable Gate Array)中, FPGA 通过内置 PLL(Phase Locked Loop) 对电信号进行 15 倍频操作和高精度延时。 激光驱动部分利用 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)管开关性质产生窄脉冲信号, 对激光器进行调制模拟实际测量中的回波激光,最后在测距系统中得 出模拟结果。 通过对同一距离和不同距离的多次测量结果表明, 系统稳定性较高, 精度达到 0. 17 m, 误差为 0. 03 m。     

利用超声波在线检测液态金属洁净度的模拟研究

通过水模型实验研究了利用超声波在线检测液态金属中夹杂物的可能性。首先考察和比较了不同性质的夹杂物对超声波传播规律的影响,发现当溶液中存在夹杂物时超声波声压减小,超声波的波形也发生明显变化,而且不同性质的夹杂物对超声波的影响也存在较大差异。进一步考察夹杂物浓度和粒径对超声波传播的影响,发现随着夹杂物浓度的增加和粒径的增大,超声波声压逐渐减小,而且声压对上述因素的微小变化反应灵敏。研究表明,利用超声波在线检测液态金属洁净度是可能的。     

混凝土非均匀性对超声波衰减作用的模拟分析

为深入了解超声波在混凝土中的衰减特征和混凝土随机非均匀性的对应关系,首先,基于数字图像处理技术以混凝土骨料的含量、粒径为变量,建立了混凝土的数字模型;其次,引入Kelvin-Voigt本构关系表征超声波传播过程中的粘弹性;再次,应用谱比法分别测量了骨料和水泥砂浆的品质因子参量,并将其引入超声波控制方程;最后,在此基础上采用交错网格有限差分方法模拟了超声波在混凝土中的传播,并从能量和频率角度分析了骨料粒径、骨料含量、水泥砂浆波速和品质因子等随机参数对混凝土中超声波传播的影响。研究结果表明：超声波散射衰减对混凝土随机性最为敏感,是造成超声波能量衰减的主要衰减模式;粘弹性虽然会进一步造成能量的衰减,但是相比于散射其影响可以忽略;对混凝土进行超声波无损检测的建议入射频率为50-100 kHz。研究为建立混凝土性能特征和超声波传播参数之间的映射关系提供了有益参考。     

钢中冶金因素与裂纹扩展阻力特性

本文研究了三种中碳锰钢中不同程度的硫化锰夹杂和晶粒尺寸等冶金因素对材料裂纹扩展阻力特性的影响.结果表明:造成材料裂纹扩展阻力各向异性的主导因素是沿轧向分布的条片状硫化锰夹杂,而不是通常所认为的带状组织;随(高温正火)晶粒长大,材料纵、横向阻力经历了不同程度的降低并达到相近水平后,使得各向异性减弱或消失;不同程度的硫化锰夹杂使得裂纹扩展阻力曲线上下移动,而对阻力曲线的斜率无明显影响;晶粒粗大及晶间网状铁素体强烈降低材料的裂纹扩展阻力,并极易导致裂纹的失稳扩展.     

基于有限元数值方法的金属材料内壁缺陷超声频谱特性研究

根据金属材料内壁缺陷的特点,建立了吸收边界和自由边界相结合的模拟模型,对含有不同宽度内壁凹陷形平底槽缺陷的模型进行了超声频谱特性模拟研究。通过对波场快照、时域信号和频谱分析得到了不同尺寸平底槽对声波传播频谱特性的影响以及中心频率、带宽、半波高宽度和峰值等呈规律性变化的频域特征量。研究结果对超声检测频谱分析技术的理论和实验提供了参考。     

Effects of deoxidizing degree on the pitting corrosion behavior of carbon and manganese steels

Nine steels with different deoxidizing degrees and two comparative steels were selected. Their pitting initiation susceptibility was compared by means of potentiodynamic polarization tests in 3wt% NaCl solution. The pit propagation rate was evaluated in artificial sea water and 3wt% sea salt solution by simulating occluded corrosion cell (SOCC) test and hanging plate test, respectively. The composition of inclusions and corrosive feature were studied by scanning electron microscopy (SEM), electron probe micro-analysis (EPMA), and optical microscopy (OM). The results indicate that sulfide inclusions in steel are the sites for pit nucleation. The sulphide inclusions vary in shape from short spindle-like to long strip-like with increasing deoxidizing degree. Under the same conditions, the lower the deoxidizing degree gets, the lower the pitting initiation susceptibility becomes, and the stronger the resistance to pit propagation exhibits. For steels with different deoxidizing degrees, their pitting initiation susceptibility is mainly influenced by thermodynamic stability, while the pit propagation rate is primarily subject to the characteristics of inclusions in steel.     

装配式混凝土密实度的超声波现场测试

为了检测装配式混凝土结构中现浇混凝土的施工缺陷,本研究通过试验检测超声波在不同脱空率混凝土构件中传播的规律,得到超声波在缺陷混凝土构件中声波、声幅、波形、频率等参数变化规律,得到超声波在缺陷混凝土构件相关参数判别指标,结合判别指标进行现场混凝土结构的检测,通过现场测试结果与试验数据比较,判断结构是否存在缺陷。研究表明：现场测试结果与试验判断基本一致,通过此方法能够较好的判断构件的安全性,能够对整体结构缺陷情况进行有效的判别。     

超声波功率对高碳钢中夹杂物的影响

研究了超声波功率对加稀土高碳钢中夹杂物的作用. 结果表明:超声处理可以明显弥散、细化和去除加稀土高碳钢中的夹杂物;随着超声波功率的增加,钢中总氧含量明显降低,夹杂物的平均直径明显减小,夹杂物得到一定程度的去除,但是夹杂物的当量个数明显增多. 超声波功率100 W时,高碳钢中总氧的质量分数为59×10-6,钢中夹杂物的当量个数I为134 mm-2,平均直径d为2.91 μm,小于2.31 μm的夹杂物占夹杂物总量的43%以上.     

用回波重建法分离软组织的超声反射波与散射波

提出用计算机仿真重建反射回波，以分离软组织超声反射与散射波的方法。该法不仅 能考虑到超声波在传播过程中幅度的衰减，还能够考虑到频率构成的变化。为实现该法，在以 前模型的基础上建立了各层衰减系数不同的分层介质超声传播模型，形成了估计各层衰减系 数与各界面反射系数的有效方法。为提高衰减系数估计中谱分析对噪声的稳健性，提出并采用 了冗余自相关算法。用计算机仿真实验与生物组织仿真模块实验验证了上述方法的有效性。     

超声波清洗机噪声频谱特性研究

应用两种方法测量了超声波清洗机的噪声频谱,讨论了超声波清洗机的噪声特性.结果表明,超声波清洗机的噪声频带较宽且以高频噪声为主,主频位于工作频率处.不同工作频率的超声波清洗机噪声频谱差别显著,主要表现在工作频率提高时噪声频谱的主频及其他成分所对应的声压值呈下降趋势,两种方法所得结果一致.     

矩阵理论在黏接结构界面脱黏超声检测方法中的应用

黏接结构界面脱黏的超声检测与评价是一个有难度的前沿性课题。基于传递矩阵方法并将脱黏界面层假定为流体薄层,推导了体波入射下具有流-固（气-固和液-固）耦合界面的脱黏结构中声反射与透射系数表达式。将该方法应用于两层结构并与已有结果对比验证了所推公式的正确性。研究了声波入射角度、频率的变化对具有刚性联接界面的黏接结构和具有流-固耦合界面的脱黏结构中体波传播特性的影响。结果表明,体波在多层结构中的传播模式主要依赖于入射角度、频率等参数。若声波的入射角度和频率取值适当,可以将刚性联接、气-固以及液-固耦合界面进行区分。