利用有限元法分析涡流远场效应的能流通道

涡流远场检测的激励线圈和检测线圈相距较远,两线圈信号相位差对管内壁缺损和管外壁缺损具有相同的灵敏度。传统的涡流理论难以解释涡流远场现象。为了解释涡流远场现象,T.R.Schmidt提出了“能量通道说”,假设检测线圈中的信号是由从激励线圈附近向外穿过管壁再从检测线圈附近向内穿过管壁后的能量激发产生的。本文利用有限元法分析了铁磁性钢管内能量的可能传递途径,结果表明“能量通道说”中的假设是正确的。     

脉冲远场涡流检测双层钢管横向裂缝仿真研究

油套管和海底输运管等双层结构钢管,其横向裂缝是可能导致管道断裂的危害性缺陷。对脉冲远场涡流检测双层结构钢管的横向裂缝进行了有限元仿真研究。给出了内外完好、内裂外好、内好外裂、内裂外裂情况下的管道磁场分布、接收线圈上的感应电压衰减曲线、检测时间剖面图及检测灵敏度曲线。仿真结果显示脉冲远场涡流方法对内管和外管的横向裂缝均可进行有效检测;管道裂缝的存在导致其磁场分布与完好管道不同,从而在接收线圈上引起感应电压下降曲线的不同;内管裂缝在接收电压信号的早期出现明显的缺陷显示,外管裂缝的缺陷信号则在接收电压信号的后期才更明显。内管裂缝出现时接收线圈感应电压高于无缺陷时,而外管裂缝出现时接收线圈感应电压低于无缺陷时。在内管存在裂缝时,用此方法判断外管同一位置是否也有裂缝较困难。     

放置式涡流线圈测厚数值分析

本文利用ANSYS有限元分析软件进行数值模拟,针对非磁性金属基体上非导电覆盖层厚度的影响,建立了涡流检测线圈的二维模型,求解了涡流检测线圈的阻抗变化,并对其阻抗值进行了归一化。计算得到的仿真结果与实际的传感器特性是吻合的,从而为涡流检测的原理分析、传感器设计和实际应用提供了一种有效的分析方法和参考依据。     

涡流法测量碳纤维复合材料涂层厚度的研究

结合碳纤维复合材料特有的属性及组织特点,利用ANSYS软件建立涡流法测量复合材料上涂层厚度的三维仿真模型,分析了电导率不均匀条件下涂层厚度变换对检测线圈阻抗的影响。结果表明:通过选择合适的检测频率(600~700 kHz)可以使探头线圈阻抗与涂层厚度有很好的线性相关性;试验结果与理论分析结果一致,说明涡流法测量特种复合材料涂层厚度有较好的分辨力,为实现涡流法高精度测量特种复合材料涂层厚度提供了理论依据和试验支持。     

矩形-圆形涡流探头设计与碳纤维预浸料的无损检测

预浸料作为制备碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)的原材料,它的质量将直接影响材料成品的性能。本文将涡流检测技术应用于预浸料的损伤检测上,针对预浸料中涡流较小,损伤信号更容易被双圆形线圈构成的发射-接收(Transmit-receive,T-R)型探头的提离影响以及该探头对损伤方向检测不敏感的问题,设计了一种矩形-圆形(Rectangle-circular,R-C)型探头。理论上,无论探头如何提离均不会对接收信号产生影响。通过三维电磁有限元仿真优化设计了矩形线圈的尺寸并验证了R-C型探头的可行性。实验研究表明,与原T-R探头相比,R-C型探头的提离带来的影响明显减小,且对预浸料上的纤维弯曲方向有很好的表征,对裂纹也有其独特的表征方式;但在相同激励下接收到的信号大小要小于原探头。     

磁-光/涡流成像技术的有限元分析

近年来迅速发展的磁－光成像（ＭＯＩ）技术使涡流检测技术得到了新的进展。本文运用磁－光／涡流成像的有限元模型对典型的飞机构件缺陷（如连接飞机表面两个铝层的紧固件下面的裂纹）进行模拟。模拟结果表明，其磁场垂直分量的变化对这种结构来说是相当灵敏的，采用ＭＯＩ技术可以用来探测隐藏在紧固件帽下面的缺陷。     

铝/铜异种材料激光焊焊缝形成机制

采用厚度均为2 mm的T2紫铜板和2Al6铝合金板进行激光焊对接试验,通过SEM和EDS分析焊缝的组织,结合熔池运动的特点,探究焊缝中化合物的形成机制。试验结果表明:由于焊缝的快速凝固,形成了较大的温度梯度和浓度梯度,并在顺浓度梯度扩散和表面张力的作用下形成对流,产生双熔池;焊缝可分为铜侧熔池、过渡层和铝侧熔池,其中,铜侧熔池为均匀分布的α-Cu固溶体,铝侧熔池为块状的α-Al固溶体和网状的Al_2Cu化合物,过渡层分为两层,Ⅰ层为均匀分布的Al_2Cu和Ⅱ层为条块状的Al_2Cu+α-Cu相。焊缝的形成本质是Al、Cu原子的顺浓度扩散和焊缝的凝固,其过程分为4个阶段,分别是:母材熔化、双熔池形成且焊缝Ⅱ层组织的形成、长大、焊缝Ⅰ层组织形成。     

电涡流激振圆管的试验研究

ＪＤＺ－３型电涡流激振是研究外覆纤维合材料薄壁金属圆管振动特性的激振源，本文阐述了电涡流激振的工作原理，性能特征及其在研制过程中所进行的各种试验，如涡流感应头结构型，恒磁路系统，激振器与试件之间的间隙，交流激磁强度和感应头激磁线圈的设计等。还介绍了激振器与功效的阻抗匹配，最后，用该设备对六种不同圆管进行激振试验，取得了良好的结果。     

铝和不锈钢FSW对搭接接头界面结构及性能研究

采用搅拌摩擦焊接方法,设计了基于“差高 偏置”的对搭接接头,对厚度为4　mm的 5A06铝合金和厚度为2　mm的316L不锈钢进行了搅拌摩擦焊接(Friction stir welding, FSW)焊接试验。通过观察焊缝金相形貌发现,焊接界面光滑平整,没有形成Hook钩,在焊缝靠近界面位置形成了钢颗粒增强铝基复合组织和河流状花样组织结构。通过SEM观察,铝 钢之间形成了一层厚度约为3　μm的中间过渡层。显微硬度及拉伸测试结果表明,过渡层的显微硬度较高,接头的拉伸强度达到了铝合金母材强度的89.7%。     

电涡流传感器在偏心检测中的应用

本文讨论了电涡流传感器基本原理,提出了半边谐振曲线测量、传感器极值参数选择、传感器线圈交叉绕制等新方法,解决了小直径弱涡流效应偏心检测的难题。在WPX-01型偏心测量仪设计中,获得了满意的效果。     

波形钢腹板T型焊缝超声检测参数优化研究

波形钢腹板结构作为一种新型大跨度桥梁的重要钢结构构件,其应用范围及前景越来越广,至今对该新型结构的质量检测仍没有得到一种高效可靠的方法。针对波形钢腹板T型焊缝的检测需要,本研究是基于超声横波技术下的探索,主要是对超声检测探头参数进行了优化研究,在采用超声横波探伤,对探头楔块的检测入射角与检测频率对缺陷检测结果的准确性进行了实验研究。经过实验探索与数据分析,得出在类似的T型结构焊缝检测中,进行检测时宜选用2.5 MHz检测频率,K值为2的探头,其检出率最优。此次获得的探头最优参数,为后期探头研制奠定了基础。     

铝合金活塞CO2激光焊接中功率密度的影响

使用3 kW横流CO2气体激光器焊接某型汽车空调压缩机用铝合金活塞,研究了激光功率密度对铝合金活塞焊接质量包括焊缝形状、焊缝中气孔数量、气孔尺寸大小、焊缝抗拉强度、焊缝成分及焊缝显微硬度的影响。研究结果表明,由于铝合金对CO2激光的反射非常强烈,低功率的CO2激光只能对铝合金进行热传导焊接,焊接深度不能满足铝合金活塞的要求,应当尽量提高激光器的输出功率,才能实现铝合金的深熔焊。在用现有3 kW横流CO2激光器对铝合金活塞的激光焊接中,高功率焊接改善了铝合金活塞的焊接质量。     

远场涡流三维缺损检测机理的有限元分析

本文依据远场涡流检测中场的分布特点对远场涡流模型进行了合理的简化,建立了有限元分析模型,并完成了二维及三维有限元数值分析,给出了缺损附近的磁场、涡流及波印亭矢量的分布,预估了远场技术中三维探头的缺损响应,结合实验结果初步解释了由实验观察到的而至今未被理解的一些远场现象。最后着重分析了周向缺损与轴向缺损的探头信号的差异,并对远场技术缺损的检测机理作了较为细致的探讨,得到了一些重要结论。     

焊接速度对2219铝合金搅拌摩擦焊根部塑性流动的影响

采用不同焊接速度对2219铝合金进行搅拌摩擦焊接,焊后通过标示材料观察焊缝根部塑性金属的流动特征。结果表明:在其他条件一定时,随着焊接速度的增加,焊缝根部前进边侧容易产生孔洞缺陷,焊接速度为75 mm/min时,无孔洞缺陷产生;随着焊接速度的增加,搅拌针所形成的"抽吸挤压"效应减弱,根部塑性金属流动的驱动力减小,而其做塑性迁移的阻力增大,导致塑性金属流动范围随之减小。     

文氏管长度对双级涡流器出口流场影响的试验研究

采用粒子图像测速仪（Particle image velocimetry, PIV）测量双级涡流器出口流场，改变文氏管长度，探讨文氏管长度对双级涡流器出口流场的影响，揭示了涡流器下游流场特征，获得了沿轴向不同位置的轴向速度和径向速度分布规律。研究表明：随着文氏管长度的增加，涡心发生径向位移，上下涡心的中心距离从22.2 mm增加到了29.2 mm，中心回流区的面积增加，轴向速度和径向速度分布特征有利于燃烧组织。     

低合金钢管的焊接工艺及缺陷预防

采用氩弧焊打底,焊条电弧焊填充盖面焊接Cr5Mn低合金钢管,钢管壁厚为12mm,焊接位置为水平固定全位置焊接,在焊接之前,调整好焊接工艺参数,焊接完毕以后,对焊缝外观检验和X射线无损检测,发现焊缝的表面出现少量微裂纹,内部有少量气孔。为了保证焊缝的质量,对缺陷产生的原因进行分析并且采取正确的焊接工艺方法避免焊接缺陷。     

高超声速进气道边界层强制转捩试验

在FL-31高超声速风洞分别开展了进气道的自然转捩和强制转捩风洞试验,试验Ma数为5、6和7,迎角为1°.通过红外热图得到了壁面的热流分布,从中得到了转捩区域.强制转捩装置为钻石型涡流发生器.随着涡流发生器高度的增加,强制转捩区域逐渐前移,得到了涡流发生器的有效高度,实现了强制转捩的目的.     

民用飞机蒙皮腐蚀研究

统计民用飞机蒙皮油漆涂层和基体材料腐蚀的种类,分析其腐蚀机理.提出飞机蒙皮腐蚀过程为:表面油漆涂层的老化破坏,环境中的腐蚀介质渗透铝合金表面的氧化膜层到达基体材料,然后基体材料出现点腐蚀坑,再进一步发展为其它腐蚀.     

隔离段激波串精细结构与压力特性实验研究

在马赫数为2.5的等截面隔离段风洞中开展了无控制和安装T形涡流发生器两种情况的瞬态流场结构显示与压力测量的实验研究。运用常规纹影和基于纳米示踪的平面激光散射技术（NPLS）对两种不同状态的隔离段激波串三维流场精细结构进行了显示测量。结果表明:较传统纹影的测量结构而言，NPLS精细测量能够得到湍流边界层、激波串、分离区等细节结构。T形涡流发生器产生的展向涡与激波串相互作用，激波串前缘结构为分叉正激波，紧跟其后的第二道激波实际上结构与其类似。同时采用高频压力传感器对两种隔离段中激波串的壁面压力进行了测量，采用常规统计分析方法和差分平方累和方法对激波串压力分布、脉动及其上传特性进行了分析。分析表明，差分平方累和方法可以有效检测激波串的前缘位置。     

基于线结构光的焊缝特征尺寸检测方法（英文）

随着机械加工与制造行业的迅速发展,焊接已被广泛运用于结构件的成型连接中。目前多采用人工方式进行焊接和焊缝质量检测,生产效率低下,产品质量不稳定。本文针对焊缝特征尺寸视觉检测需求,以焊缝为研究对象,搭建了基于线结构光的焊缝特征尺寸视觉检测系统,提出了一种自适应的光条亚像素中心提取算法和一种焊缝光条的特征点提取算法。实验结果表明:焊缝宽度的检测误差为0.216 mm,焊缝余高的检测误差为0.035 mm,单次测量在109 ms内,系统的检测稳定性和重复性为1%,满足了实际应用的在线检测要求。