双金属涡轮结合面超声相控阵检测研究

针对双金属涡轮结合面缺陷特点以及材料超声波高衰减特性,采用收发分离超声相控阵检测方法,对结合面缺陷进行定位研究。首先根据双金属涡轮几何结构特点,建立双金属涡轮有限元仿真模型,分析相控阵超声波在双金属涡轮中的传播规律和接收端的波形。然后,设计并制作双金属涡轮试样和特定曲率的曲面探头,利用收发分离超声相控阵检测工艺对试样上的人工缺陷进行定位方法研究。研究结果表明:收发分离相控阵检测工艺定位方法准确,对结合面可以进行全覆盖检测。     

PE管超声相控阵检测探头优化设计研究

针对相控阵超声检测探头的检测频率、聚焦深度、晶片尺寸、晶片个数等因素将影响检测灵敏度的问题,以PE管对接焊缝检测为检测对象,采用wave3000软件对超声相控阵探头相关参数进行了优化设计;设计了PE校准试块,进行了实验验证以证实该仿真结果的准确性。研究表明:通过对超声相控阵检测探头中检测频率、聚焦深度等因素进行优化设计,有效的提高了PE管对接焊缝检测灵敏度。     

老龄结构分析中腐蚀坑与等效裂纹间的量化关系

通过对航空结构的主体材料LY12-CZ进行预腐蚀试验,得到在不同条件下的腐蚀坑尺寸,然后进行疲劳试验并得到试验件寿命,再利用蒙特卡罗(MonteCarlo)方法对Paris公式进行数值积分并求解非线性方程,从而确定了与已知尺寸腐蚀坑有相同寿命所对应的等效表面裂纹的尺寸,最后把等效裂纹和腐蚀坑的尺寸分别代到模拟软件AFGROW内进行寿命预测并和试验疲劳寿命进行了比较。结果发现,把腐蚀坑等效为具有相同寿命的表面裂纹时,等效表面裂纹的尺寸比对应腐蚀的尺寸小19.7%-22.5%。     

波形钢腹板焊缝质量超声检测方法研究

新型波纹钢腹板PC组合箱梁结构大跨度桥梁已经在国内外得到了广泛应用,但是对主要承力的钢腹板焊缝检测仍然没有可靠的无损检测方法。研究采用超声波检测方法对波纹钢腹板角接焊缝进行实验探索,首先根据超声波在材料中的传播原理,理论分析超声检测方案;然后根据实际波纹钢腹板与翼缘板角接焊接的工艺和尺寸制备含有不同缺陷的试样;最后进行超声检测实验,并将实验结果与射线检测结果进行比较,超声检测结果与射线检测结果非常吻合,说明超声检测方法可以较好的实现该类结构的检测。     

双金属复合板超声检测方法对比研究

针对20碳钢+316L不锈钢双金属复合板进行了超声检测方法对比研究,采用常规超声横波斜探头、纵波直探头、纵波双晶直探头以及超声相控阵对同样的模拟缺陷进行检测,对实验数据进行对比分析,得出不同类型的缺陷所对应的最适合的超声检测方法,并且分析其原因,为双金属复合板的检测提供参考。实验结果表明,纵波双晶直探头及超声相控阵检测定位较为准确,适合于双金属复合板的检测。     

带油气层铝合金T型承力部件焊缝缺陷的涡流检测仿真与试验研究

车体铝合金T型承力焊缝部件的完整性是保障高速动车组安全的重要关键因素之一,涡流检测具有无需耦合介质等诸多优点适合铝合金部件的检测,但受焊缝鱼鳞纹形貌干扰缺陷检测信号的信噪较低。利用有限元法建立了带油漆层铝板试块缺陷检测模型,仿真结果表明:激励线圈内壁尺寸为8 mm×4 mm(长×宽)、厚度为0.1 mm、高度为1.5 mm,线圈摆放角度为45°,激励频率为400 kHz时的检测灵敏度最佳。仿真与试验的结果验证了焊缝涡流探头可有效检测带油漆层铝合金T型承力部件焊缝的裂纹缺陷。     

相控阵超声检测方案设计关键技术及其在航空航天领域的应用

相控阵超声检测技术是一种多通道超声检测方法,与常规单通道水浸超声检测技术相比,检测方案的制定更加灵活也更加复杂。在针对复杂型面结构进行检测方案设计时,错误的检测方案将可能产生缺陷的误检、漏检等严重问题。为了针对航空航天领域广泛存在的复杂结构试件制定最优的相控阵超声检测方案,本文提出了一套针对复杂型面结构的相控阵超声检测方案设计流程,并对其中涉及的关键技术和应用进行介绍。首先,对流程框架进行总体概述,表明检测方案设计的重要性和必要性;然后针对其中涉及的5项关键理论方法的核心原理及用途进行介绍;最后搭建相控阵超声软硬件平台,实现上述关键理论方法,并用于航空航天典型结构件的检测研究。研究结果表明,所制定方案能够准确检出结构内部的预埋缺陷,满足被测对象的检测要求,并且所提出的检测方案设计流程及采用的关键理论方法有效地提高了检测方案的设计效率,对航空航天等重要领域复杂结构试件的检测应用具有一定的理论指导及应用价值。     

复合材料层板超声检测缺陷评定方法分析

碳纤维增强树脂基复合材料的接触式超声检测,对大于探头直径的缺陷常采用半波高法评定大小,但各检测标准均没有对半波高法的基准波进行规定。采用不同基准波评定缺陷可能会造成缺陷评定结果不同,从而直接影响制件验收。本文采用理论分析与实际检测相结合的方法,对复合材料检测中常采用的以底面回波为基准波和以缺陷回波为基准波两种缺陷评定方法进行分析,比较了两种方法测量结果的差异,给出了复合材料层板接触式超声检测缺陷评定方法的建议。     

LC4铝合金预腐蚀损伤疲劳寿命预测

在不同的腐蚀时间条件下,按ASTM标准对试验件进行预腐蚀试验,产生腐蚀坑,获得了腐蚀损伤的数据,然后进行疲劳加载试验,建立了不同腐蚀时间与疲劳寿命之间的关系。用AFGROW软件预测不同腐蚀时间对试件疲劳寿命影响,预测值与试验值对比偏保守。建立了预腐蚀损伤试件的疲劳寿命预测的方法。     

基于RBF神经网络的储油罐底板缺陷量化方法

提出一种基于RBF神经网络来提高漏磁检测对储油罐底板裂纹缺陷的量化能力的方法。首先利用有限元仿真计算了不同长度、宽度、深度和倾斜角度的槽型缺陷漏磁信号,分析漏磁信号分布规律并提取磁异常幅值和占宽作为磁信号特征量,探讨了磁信号特征量与缺陷尺寸之间的关系并组建样本集。其次,建立RBF神经网络与模拟退火算法相结合的量化模型,并使用样本集对RBF神经网络进行训练,预测缺陷大小及倾角。结果表明,磁异常特征量随缺陷尺寸及角度呈现不同变化规律,通过RBF神经网络建立复杂关系网,结合模拟退火算法可精确量化缺陷,样本集内缺陷平均量化正确率约为98.71%,样本集外缺陷平均量化正确率约为86.67%。因此,基于RBF神经网络并且结合模拟退火的方法可应用于漏磁检测对储油罐底板的缺陷量化,为储油罐的安全评估提供理论依据。     

激光激发单模兰姆波的有限元模拟

针对激光超声技术中如何提高超声信号强度的问题,建立激光作用在铝板材料中激发超声波的理论模型,采用有限元方法对环状阵列激光源激发的超声波进行数值模拟.通过调节环状激发源的个数及间距,优化加载模型,得到了超声信号强度和信噪比均较高的加载模型结构.并利用FFT变换提取出超声信号的频率,计算出超声兰姆波波包的群速度.结果表明,该加载模型下激发的超声模式为能量高、频散小、且在整个板内部均有一定振动能量的A0模式兰姆波.这一结果可对激光超声无损检测中激发光源的选择和模式优化有一定参考价值.     

碳纤维加筋板的超声相控阵C扫描检测可靠性研究

碳纤维加筋板结构在现代航空器中被大量应用,超声波相控阵C扫描技术是这类结构在役环境下的有效检测手段之一,被广泛应用。对于同一个损伤,在实际检测中会出现从不同的方向检测结果不一致的现象;这种现象在传统单点超声波C扫描检测中是不会发生的。本文从试验件表面曲率、缺陷特性等方面对这种不一致性进行了分析和探讨,并给出了避免这一类不确定性发生的建议。     

大曲率复合材料结构的缺陷特征与超声检测

采用超声回波法对大曲率碳纤维增强树脂基复合材料零件进行超声A 扫描，并对缺陷进行定位。结合缺陷区域和非缺陷区域的细观形貌金相图、宏观表面状态以及厚度测量结果的对比分析，讨论了缺陷形态与其回波波形特征的对应关系，以及缺陷可能的形成原因。结果表明，缺陷在细观尺度上呈现多处分层、气孔和孔隙密集缺陷，在宏观尺度上表现为零件表面贫胶与厚度增厚。缺陷的性质与超声A扫描的检测结果相吻合，缺陷的位置集中在零件大曲率部位，其形成原因与复合材料制造工艺密切相关。     

腐蚀管道的剩余强度与可靠性分析

基于可靠性理论,以B31G为标准,综合考虑了缺陷深度、缺陷长度、管道壁厚、管道直径、屈服强度、操作压力等的随机性,建立了腐蚀管道的可靠性模型,并用有限元软件ABAQUS计算了含腐蚀缺陷管道的剩余强度,用雷菲法(R-F)计算了不同缺陷深度、不同压力以及不同缺陷长度下的可靠度,分析了可靠性指标同缺陷深度、缺陷长度、工作压力的关系.计算结果表明,缺陷深度与操作压力对腐蚀管道的可靠性指标有显著影响,可靠性指标的递减速率与缺陷深度成反比,对于长腐蚀缺陷,缺陷长度的变化对可靠性指标影响很小.     

犖型防护结构的试验与仿真研究

在不增加空间碎片防护结构整体尺寸和质量的情况下,基于防护结构在斜撞击条件下弹道极限高于正撞击条件下弹道极限的特性,研究了一种将3层平行铝板结构的中间层进行倾斜的N 型防护结构,采用超高速碰撞试验和三维SP H 数值仿真方法,定量对比了N型防护结构与相同面密度3层平行铝板结构的防护性能。研究结果初步证实,在正撞击情况下,倾斜的中间层具有提升结构防护性能的作用。     

基于超声导波波束成形的缺陷反演方法研究

利用超声导波对板结构中的缺陷进行反演可以确定缺陷的位置和形状信息,针对走时成像方法在低频范围内效果不佳的问题,提出一种基于波动场的超声导波缺陷反演成像方法。根据波动方程推导出波束成形成像原理,利用Born近似下的散射场数据对成像区域像素点的值进行相干叠加,得到缺陷的位置和形状。再通过波束成形与傅里叶衍射定理在频域的映射关系,将波束成形的结果转化为衍射层析成像图像,得到了更为清晰的反演图像。针对衍射层析成像中存在伪影和噪声的问题,利用二维变分模态分解（Two-dimensional variational mode decomposition,2D-VMD）方法对图像进行降噪处理,有效去除了伪影和缺陷轮廓边缘的毛刺,进一步提高了成像分辨率。反演结果表明该方法可以较为准确地重构出铝板上减薄缺陷的位置、大小和形状,具有较高的分辨率。     

U型材单轴柔性滚弯成形回弹有限元分析

单轴柔性滚弯是一种新型的型材滚弯技术。介绍了单轴柔性滚弯的工作原理,建立了U型材单轴柔性滚弯三维有限元模型,成功模拟了U型材成形与回弹过程,仿真结果与实验结果基本吻合,表明有限元仿真可以代替部分复杂实验;利用仿真结果详细分析了型材滚弯回弹半径的影响因素,给出了滚轮压入量、滚轮直径、橡胶硬度、型材尺寸和型材材料与回弹半径的关系,对实际滚弯工艺参数的选取具有指导意义。     

表面开口矩形缺陷兰姆波散射的边界元模拟

本文介绍了边界元法与兰姆波本征模式函数相结合的混合边界元法理论模型,用混合边界元法计算了铝板中A0模式兰姆波在表面开口矩形缺陷上的散射.通过数值计算,给出了不同频率下的模式转换特性和散射系数,并给出板中兰姆波传播和裂纹对兰姆波散射的波场快照,本文的研究工作对板状结构兰姆波无损检测技术的研究具有参考价值.     

飞机在风切变场中的危险性评估及预警时间的确定

对飞机在风切变场中的危险性评估及预警时间的确定进行了研究。基于能量有概念,从飞机六自由度非线性方程出发,导出了比能量变化率和危险因子的完整表达式,通过灵敏度分析和仿真计算,描述了各个风矢量对能量的影响,为设计风切变探测器提供了理论依据。文中还用灰色系统理论分析了危险因子民实际之间的关系,证实了环境风场的危险程可用危险因子来判断的结论,并通过仿真飞机穿越几种不同风场时,不同的预警时间与飞机能耗的关     

厚壁管道缺陷周向SH导波检测的有限元模拟研究

本研究采用有限元仿真软件建立了厚壁管道周向SH0模态导波检测模型,分析研究了周向SH0模态导波的波结构特征及其群速度,并利用该模态导波对不同壁厚位置缺陷进行了检测。结果表明:仿真计算与理论分析的波结构曲线基本吻合,同时声波传播速度与理论频散曲线中周向SH0模态导波在60 k Hz处的群速度相差很小,从而验证了该有限元模型的有效性;在针对不同壁厚位置缺陷的模拟检测中,周向SH0模态导波对外壁缺陷的检测灵敏度较高,中部缺陷稍低,内壁缺陷则难以检测到。