超声红外热像中激励源位置对裂纹生热的影响

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,裂纹生热效果直接决定了裂纹的可检测性,而激励源位置是影响裂纹生热的因素之一。针对激励源位置对裂纹生热影响不清楚的问题,建立了超声换能器与被测金属平板的有限元模型,并搭建了超声红外热像检测系统;研究了不同激励源位置时裂纹的生热特性;并利用等效摩擦力、等效速度以及等效热流进行了有效验证。研究表明:当激励源位于裂纹面正下方时,由于裂纹面两侧振动同步,裂纹生热效果将受到抑制;而随着激励源位置向两侧移动,裂纹生热呈现出先波动上升后波动下降的趋势,而且预紧力越大波动越剧烈。研究成果有效地揭示了激励源位置对裂纹生热的影响规律,为超声红外热像技术的检测优化奠定了理论基础。     

涡流脉冲热像检测中金属疲劳裂纹的生热分析

涡流脉冲热像技术是一种将电磁生热和红外热成像相结合的新型无损检测技术。针对金属疲劳裂纹生热研究不深入的问题,本文以含有贯穿的疲劳裂纹金属平板试件为研究对象,搭建了涡流脉冲热像检测实验系统,并建立了涡流脉冲热像有限元模型,分析了涡流脉冲热像检测中裂纹生热的规律。研究结果表明:在红外热像中,同一时刻越靠近裂纹根部的位置,温升的最大值越大;在激励过程中,裂纹区域的温升逐渐升高,当激励结束时,裂纹区域的温升则具有逐渐下降趋势,并且呈现先迅速后缓慢的下降速度。进一步揭示了裂纹尺寸对裂纹区域温升的影响。     

超声红外热像检测条件的优化方法研究

在超声红外热像检测中,激励强度、激励时间和工具杆与被测对象之间的预紧力等检测条件是影响缺陷热信号的重要因素。实验和仿真分析表明:激励时间和激励强度的增加将使裂纹生热增强,而预紧力的增加却使得裂纹生热呈现先增强后减弱的趋势,且检测条件对裂纹生热存在交互影响;另外,不恰当的检测条件将导致超声激励系统报警。基于检测条件对裂纹热信号和报警数据的影响分析,文中提出了采用多元非线性回归模型和Logistic回归模型以估算特定检测条件下裂纹检出概率和检测报警概率,最终确定了检测条件的选择范围。上述检测条件的优化方法能够为超声红外热像检测技术中检测方案的制定提供理论指导。     

超声红外锁相热像中金属疲劳裂纹的生热特性

超声红外锁相热像技术是一种将调制激励和锁相技术应用于红外热像检测的新型无损检测技术。针对缺陷生热及传热研究中存在的摩擦生热过程难以有效模拟、缺陷内部生热机理不清等理论问题,采用电-力类比方法,建立了含疲劳裂纹金属平板与超声激励系统的有限元模型,研究了调制超声激励下裂纹区域和裂纹面的生热特点,结果表明:在调制超声激励下,裂纹区域生热呈现出周期性上升的特点,因预紧力的作用,靠近激励同侧的裂纹面区域生热更明显。基于仿真分析和Green函数,建立了裂纹摩擦生热的传热理论模型,进一步探究了裂纹区域温度分布规律;最后利用被测平板上下表面温度比值（P值）对热源深度进行了估计,证明了仿真结果与理论计算的一致性。研究成果将进一步丰富超声红外锁相热像技术的理论基础。     

复杂型面叶片裂纹的超声红外热成像检测

复杂型面叶片由于其结构复杂,缺陷检测困难,针对这类叶片的无损检测研究一直是国内外关注的热点。文中基于超声激励下含缺陷介质的摩擦生热模型,分析缺陷处的热流传导,推导了含裂纹叶片简化模型的表面温度场。针对复杂型面叶片裂纹处的生热模型,应用有限元方法进行了数值仿真。仿真结果表明,激励时间越长,裂纹缺陷区域温升越大;温升速率随时间增加呈先上升后下降的趋势。利用超声红外热成像检测平台,对含裂纹的汽轮机叶片进行检测。实验结果表明,当预紧力处于100~150 N时,裂纹区域生热最明显,叶片裂纹检测效果最好。基于数值仿真和实验表明,超声红外热成像技术可以有效地检测出复杂型面叶片中的裂纹缺陷,具有一定的工程指导意义和广泛应用前景。     

超声红外热像技术中金属平板裂纹的生热特性

超声红外热像技术是一种新型无损检测技术,缺陷区域生热特性的研究有利于最优化检测方案的制定。实验分析表明:超声激励作用于含贯穿裂纹的金属平板时,与激励同侧的裂纹区域温度升高比异侧更明显,但裂纹面总体的生热效率稳定。针对上述实验现象,采用显式有限元方法建立了与实验系统对应的仿真模型,进行了机热耦合分析。在仿真模型中,采用压电-力类比方法模拟超声换能器的逆压电效应,并引入动态松弛模拟预紧力对被测平板初始状态的影响。仿真与实验结果得到了一致的裂纹区域温度分布和裂纹面生热规律,建立了裂纹面生热效率与裂纹面摩擦力及相对运动速度之间的联系,揭示了工具杆和被测平板之间的预紧力使裂纹面接触状态改变是裂纹生热向激励同侧偏移的直接原因。     

超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹

超声红外锁相热像检测法是超声波激励与红外锁相热像检测技术相结合的一种红外无损检测方法。采用超声红外锁相热像检测法实现对金属板材构件接触界面类缺陷的检测,分析超声波激励构件缺陷的选择性加热过程。通过有限元仿真模型对热流在金属板材内部的热传导过程进行研究并分析超声激励参数对检测结果的影响;利用所建立的超声红外锁相检测系统对预制金属板材构件接触界面类缺陷中的裂纹缺陷进行检测实验,验证有限元模型的有效性。研究结果表明,加载中心位置远离缺陷时,裂纹缺陷幅值降低,相位不变;超声激励振幅（即初始静压）增加,缺陷处的幅值升高,相位基本保持不变;超声调制频率增加,缺陷处幅值降低,相位升高。通过对比仿真结果与实验结果发现,所建立的仿真模型能够较好地预测检测过程中的热流传递,并且能够用于超声红外锁相热像技术检测金属板材接触界面类缺陷检测结果的预测,为超声红外锁相热像技术激励参数的选择提供了指导。     

钢轨轨底裂纹红外热波无损检测数值模拟分析

针对传统超声波检测方法的不足,本文提出红外热波无损检测技术检测钢轨轨脚两侧的裂纹,在ANSYS有限元分析软件中对钢轨轨脚裂纹红外热波无损检测实验进行了数值模拟分析,并搭建了钢轨裂纹红外热波检测实验的实验平台,对仿真结果进行了验证。钢轨轨底裂纹红外热波无损检测实验仿真主要包括3部分:建立钢轨实体模型并对其进行网格划分,热流密度模拟热波载荷施加在钢轨轨脚表面进行求解分析,对求解结果生成钢轨轨脚表面的温度分布云图和温度随时间变化曲线图。仿真与实验结果表明:红外热波无损检测方法可以弥补传统超生波检测方法的不足,可以检测得到钢轨轨底两侧的裂纹。     

钢轨轨脚裂纹红外热波无损检测实验(英文)

目前,超声检测在钢轨裂纹检测中得到了广泛的应用,但在钢轨裂纹检测过程中,超声波检测方法存在一定的盲区,未能检测到轨脚两侧的裂纹。针对超声波检测方法的不足,搭建了一种红外热波钢轨踏面裂纹无损检测平台。钢轨裂纹红外热波无损检测平台是红外无损检测领域的一个新的研究方向,实验平台的建立主要包括3部分:热激励源的选择、实验平台的搭建、红外图像的提取。该技术用于通过热激励源加热轨底表面。根据热波理论,钢轨表面到轨底内侧的传热过程受钢轨的物理特性和内部结构的影响,如果钢轨内部存在缺陷,则缺陷类型会影响钢轨表面的温度分布。根据钢轨表面温度信息的分布,确定钢轨内部缺陷的位置,达到检测钢轨裂纹的目的。实验结果表明,裂纹对应的轨底表面温度高于无裂纹对应的轨底表面温度,证明红外热波无损检测对钢轨裂纹检测是可行的。     

焊管内裂纹电磁激励红外无损检测数值模拟

研究ANSYS有限元模拟下基于电磁激励红外热像的直缝焊管内部裂纹检测,为实践提供有价值的参考依据。根据感应加热原理,建立了电磁场和温度场的数学模型,进行两个场的顺序耦合分析,通过改变裂纹埋藏深度、线圈位置、材料物性、感应加热时间,探讨其对内部裂纹可检测规律的影响。仿真结果表明,内部裂纹的存在影响试件表面的温度场,并且随着埋藏深度的增加以及线圈位置偏离越远,表面获得的温度也随之下降,铁磁性材料更容易被检测出来,通过选择合适激励频率或电流强度、线圈位置,红外热像仪能够探测到内部裂纹的存在。     

激光红外热成像材料表面裂纹检测的研究进展

表面裂纹缺陷是材料中危险的缺陷形式,及时发现服役过程中产生的表面裂纹至关重要。激光红外热成像不仅具有传统红外检测的优点,还因激光能量密度高等特有优点,可远距离检测材料表面微小裂纹。综述了激光红外成像系统平台组件及其关键参数对激光红外成像检测的影响。从图像处理、优化工艺参数等角度入手,阐述了激光红外热成像检测表面裂纹缺陷的定性识别,进一步介绍了对材料表面裂纹缺陷长度、宽度以及深度特征的定量表征。最后对激光红外热成像检测表面裂纹缺陷进行了总结归纳,以及展望其未来的发展方向。     

民航飞机主动红外热波成像检测技术应用进展

根据主动加热方式不同,论述了脉冲加热、锁相调制加热、超声加热、微波加热等主动红外热成像无损检测技术理论基础和技术特点;综述了主动红外热成像无损检测技术用于飞机机体结构缺陷、蒙皮腐蚀、复合材料缺陷、发动机管路堵塞与叶片裂纹等无损检测方面的研究成果;结合主动红外热成像实验技术特点,指出了其在飞机检测方面存在的问题和发展方向。     

新型便携式多模态无损检测热激励源的设计

随着红外热成像技术在无损检测领域广泛应用,作为其应用研究基础之一的热激励技术受到广泛关注。针对传统大功率热激励设备工作模式单一、体积过大、不便于携带的缺点,对传统热激励源进行设计改造,设计开发了一种新型便携式多模态无损检测热激励源,能够实现锁相模式、锁相多频模式和脉冲模式三种激励模式,并且模式参数可调。该热激励源采用24 V锂电池供电方式,输出功率达到1000 W,具有操作灵活、便于携带、多模态等特点,满足红外热成像无损检测需求。     

超声红外热成像技术在航空发动机叶片裂纹的对比研究

由于航空发动机叶片具有复杂的曲面结构,对服役过程中形成的微小裂纹检测带来了困难,文中采用超声红外热成像技术对航空发动机叶片裂纹实施检测,开展了超声红外热成像技术研究,搭建了超声红外热成像实验平台,并对实际服役过程中产生裂纹的航空发动机工作叶片进行检测。超声红外热成像结果与渗透检测、金相检测进行了对比;实验结果表明,对于该航空发动机工作叶片,超声红外热成像技术可以检测出2个裂纹缺陷、1个开口缺陷,采用渗透检测仅检测出1个裂纹缺陷,采用金相显微镜检测发现2个裂纹缺陷,宽度分别约为15 μm、0.5 μm,与超声红外热成像检测结果一致。对比结果表明超声红外热成像技术可以有效检测出航空发动机复杂曲面的叶片裂纹缺陷。     

超声激励热成像探测材料微缺陷的研究进展北大核心CSCD

工业、工程材料在服役过程中不可避免地存在缺陷的发生发展,有效识别早期的微缺陷,可将灾变处置水平推前至危害萌芽阶段,从根本上提升风险防控能力。振动着的固体因为内耗规律的存在,其振动能量将不可逆转地耗散为热,这种损耗包括超声能量衰减;内耗敏感于结构形式,可灵敏地反应固体中的缺陷结构。因此,基于超声激励红外热成像,分析被测对象温度场进而解译微缺陷结构特点的思路,逐渐得到关注;在微缺陷处有效实现超声选择性热激励,成为研究焦点。综述了超声选择性激励热成像技术的起源以及探测原理;围绕微缺陷的探测能力,重点从应用材料、缺陷分辨尺度、微缺陷声振致热机理以及超声热像探测效率4个方面,对该技术的研究现状进行了系统阐述。在此基础上,为实现微缺陷的大范围高效探明与准确解译,总结了进一步的发展方向。     

涂层疲劳寿命预测中的红外热像技术应用现状

红外热像技术是一种重要的无损检测技术,与传统的无损检测技术相比优势明显。本文从热喷涂层接触疲劳失效形式出发,综述了传统无损检测技术在涂层疲劳寿命预测研究中的应用现状,以及红外热像技术在涂层服役状态、厚度、缺陷检测等领域的应用实例。同时,综述了融合红外热像技术的信息融合技术在复合材料疲劳极限确定、材料结构健康诊断、裂纹监测等领域中的应用现状。指出了这种技术存在的问题及面临的困难,并对信息融合技术在热喷涂层接触疲劳寿命预测中的应用与研究进行了展望。     

基于涡流热成像的铁磁材料近表面微裂纹检测

采用涡流热成像技术,对铁磁材料近表面微裂纹进行了检测研究。提出了平行激励热传导方式检测近表面微裂纹的检测方法;数值计算模拟了涡流激励下裂纹处的生热过程,分析了裂纹处的温度分布及其对检测结果的影响;采用平行激励方式对含近表面微裂纹的铁磁材料进行了检测实验,通过提取试件表面温度分布数据,获取其变化速率曲线,实现了对裂纹的检测和识别。结果表明:涡流热成像平行激励方式能够准确地检测到铁磁材料近表面的微裂纹缺陷;选择适当的涡流激励时间有助于提高裂纹处与非裂纹处温度对比,增强检测效果。该方法的研究为近表面微裂纹的检测和定量识别奠定了基础。     

基于激光红外检测信号的表面裂纹定量重构

激光红外检测方法作为一种新型的远距离无损检测技术,对于表面裂纹的检测具有很高的效率。本文基于频域叠加法和数据库策略实现了激光激励下表面温度的快速数值模拟,研究了裂纹尺寸与温度分布间的关系,在时域与空域验证了快速数值方法的有效性。为基于红外检测信号实现裂纹尺寸的定量重构,选取合适的特征量并且建立了基于确定论方法的裂纹重构算法。最后,搭建了红外检测实验系统,进行了平板试件裂纹红外检测实验,基于实验信号实现了裂纹的定量重构,验证了重构算法的有效性。