金属基复合材料超声无损检测及评价技术的发展

利用超声技术对金属基复合材料多种特征参数进行评价,操作较简便,设备要求不高,成本较低,且无须破坏试样,适合于实际的生产应用,对提高材料研制水平、缩短研制周期及提高制件的质量等方面具有重要的意义.     

碳化硅颗粒增强铝基复合材料弹性常数测量

为研究粉末冶金制备的碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)中SiCp含量对材料机械性能的影响,使用弹性波法测量了SiCp含量不同的标准试样的弹性常数矩阵.利用Christoffel方程建立了横观各向同性材料波速与弹性常数之间的关系,介绍了水浸斜入射法测量准横波和准纵波波速的基本原理和测量过程,基于上述原理进行了试验,计算出了被测试件的弹性常数.结果表明,SiCp/Al沿挤压方向的机械性能最高,并且随着SiCp含量的增加,弹性常数变大,材料的强度升高.     

超声导波在大型薄铝板缺陷检测中的应用

 为了提高大型薄板超声检测的速度,研究了超声导波及其在大型薄铝板缺陷检测中的应用。推导了超声导波在大型薄铝板中传播的理论模型,分析了导波的波结构,设计并实践了导波检测薄铝板缺陷的方法。试验结果表明,若选取S0导波模式对1 mm薄铝板进行线扫描检测,在有缺陷的地方会出现明显的回波信号。根据缺陷回波与板端回波的传播时间差,可计算出缺陷的位置。缺陷越大,缺陷回波信号幅值越大。选择对缺陷灵敏度高的导波模式,导波法线扫描检测方式可以有效缩短检测时间,提高检测效率。     

复合材料的超声检测技术

复合材料及其构件开发与应用的迅速发展,对无损检测技术提出了严峻的挑战.经过不断的研究、开发和完善,目前超声检测已成为最主要和成熟的复合材料无损检测方法之一.由于复合材料结构多种多样,要求也不尽相同,仅仅利用超声检测方法还难以胜任其质量的检测与评定,实际检测工作中往往需要针对不同检测对象和要求,采用不同的检测技术和方法.     

矫形外科机器人技术及应用研究

从矫形外科临床手术的角度,讨论了矫形外科机器人技术及矫形外科机器人辅助手术系统的结构组成.结合矫形外科手术的临床特点和矫形外科机器人的功能,将矫形外科机器人系统的结构分成五个部分:计算机控制、机械本体、传感器、视觉、操作系统.并通过对矫形外科机器人系统这几个部分的阐述,分析了矫形外科机器人系统各组成部分在临床手术过程中的功能及应用特点,从机器人的本体设计、空间布局、控制系统结构、操作方式等方面,提出了矫形外科机器人临床应用过程中的安全策略.在总结矫形外科机器人的临床应用特点的基础上,探讨了矫形外科机器人的研究热点和应用前景,为矫形外科机器人的设计提供方法和设计依据.     

时频分析在超声导波信号分析中的应用

超声导波信号是一种非平稳信号,存在频散现象,利用传统的时域和频域分析方法不能揭示其频谱随时间变化的特点.为了解决这一问题,研究了导波信号的非平稳特征,介绍了短时傅里叶变换(STFT,Short-Time Fourier Transform)时频分析原理,分别对铝板试样和蜂窝板试样内传播的导波信号进行了STFT和时频谱分析,得出了铝板内导波信号中各频率成分随时间的变化情况,分析出导波信号的模式转换现象,比较精确地计算了导波的群速度;对于蜂窝板内的导波信号,由于能量泄露比较严重,当激励频率为1.5MHz时,A0模式只能近距离传播,这就使得采用STFT不能很好地进行模式识别.研究结果表明,当导波传播距离较远时,利用STFT可以对其信号进行动态的频谱分析和模式识别,并可对实际的群速度进行较精确的测量.     

基于TIRP法的铝基复合材料均匀性检测

为检测碳化硅颗粒增强铝基复合材料的均匀性,利用与厚度无关声反射板(TIRP,Thickness Independent Reflector Plate)法对材料声速进行成像,排除了材料厚度的影响,提高了检测精度.介绍了TIRP法的基本原理和试验系统的结构,提出了一种基于双次扫描方式的TIRP实时成像方法,进一步提高了精度.利用底面反射回波法、单次扫描TIRP法和双次扫描TIRP法进行了试验,并对成像结果进行了比较,能够看出基于双次扫描的TIRP法可获得更准确清晰的声速图像.最后对误差来源进行了分析,指出了改进的方向.