超声相控阵矩阵阵列三维合成聚焦成像方法

掌握缺陷的三维形态信息,会更利于无损评估,因此将合成聚焦二维成像方法扩展,初步探索了三维合成聚焦成像方法,以直观得到缺陷的超声三维成像.将该方法在MATLAB平台编程实现,然后通过超声相控阵矩阵探头采集到的完备集数据后处理进行了验证.结果表明,通过三维合成聚焦处理后,得到探头下方空间的超声成像的三维图像数据,然后在此基础上使用等值面法将缺陷的三维图像分割出来.该图像能够清晰反映出反射体的真实位置及空间分布;在超声探头没有机械移动扫描的前提下能够得到缺陷三维图像.对于探头移动空间受限的检测位置获取缺陷三维图像有一定的理论意义及实用价值.     

超声检测缺陷三维成像技术

针对航空发动机叶片传统人工检测结果显示不直观、误检率和漏检率高的问题,开展了基于叶片超声点云的三维成像方法研究。通过对超声C扫成像原理、空间曲面显示技术、三维着色模型以及可视化技术的研究,完成了超声点云三维重建模型的显示。利用Delaunay三角剖分算法对叶片点云进行重构,结果显示该重构算法效果较好;建立了基于OpenGL的三维着色模型,将一般的着色映射空间由RGB颜色空间改为CIELAB颜色空间,使得缺陷区域的显示更加合理;采用C#.NET与软件MATLAB混合编程的方法完成了超声点云的解析和显示,所运用的三维可视化方法能直观显示叶片缺陷在整体模型中的具体位置,使检测人员能够对三维显示后的模型进行全方位观测,以便于对缺陷区域的快速定位和检测,极大地提高了检测的效率和准确性。     

基于视频定位的焊缝缺陷超声检测技术

研究了一种基于USB摄像头定位的焊缝缺陷手动超声检测系统,通过USB摄像头实时获得超声波探头相对于焊缝的平面二维位置,结合探头传感的焊缝缺陷深度信息,以三维投影成像方法表征缺陷三维信息,进而直观的对焊缝缺陷进行定位定性定量综合分析诊断,适用于在役焊接结构的现场检测.利用该系统对裂纹实际焊接缺陷进行了超声波无损检测.结果表明,采用该方法可以方便快捷,且较直观的给出焊缝缺陷的位置、大小、分布等特征,有助于对不同类焊接缺陷的定性识别.     

基于桁架机器人的超声检测控制系统的设计

为了解决工件内部缺陷的精确探伤问题，提出了基于桁架机器人自动化超声波检测系统，并采用功率谱分析进行了缺陷回波信号的分析。研究设计了控制系统并编制了超声测试软件程序，由工控机和PLC组成的控制系统可以控制桁架机器人使其实现三维运动，同时驱动探头对工件进行精确地检测。与传统的超声检测方法相比，采用功率谱分析方法分析内部缺陷的超声回波信号可获得明显的不同缺陷的特征，可对内部微小的缺陷分辨更准确，提高超声检测精度。     

薄板点焊超声检测信号特征分析与缺陷识别

运用低碳钢薄板点焊超声检测有限元仿真模型,对气孔、压痕过深、熔核过小、脱焊等四种缺陷类型的点焊检测超声仿真信号进行快速傅里叶变换得到其频谱图,并采用统计学方法分别提取了超声信号时域和频域特征值.通过分析超声在不同缺陷焊点内部的传播规律,以及特征值的变化规律,总结了点焊缺陷类型的识别方法.利用该方法对大量点焊试样超声检测试验信号进行缺陷识别并与金相试验结果对比分析. 结果表明,综合分析超声检测信号时域和频域特征值规律,能够有效地识别点焊缺陷类型.     

超声C扫描的碳纤维复合材料 缺陷检测及分析

研究了动车转向架中碳纤维复合材料连接结构的超声扫描检测方法。采用超声C扫描方法采集缺陷信息,针对碳纤维复合材料连接构件建立手动超声成像检测系统,避免了常规超声自动扫描成像对不规则曲面结构适应性差的技术弊端,使检测过程实时、快速、柔性;在KSW熵方法基础上,基于几何建模,对三维模型建立二值化图像,编制计算程序得到缺陷覆盖面积和缺陷覆盖率,实现了构件三维图像中缺陷的可视化检测,避免了常规肉眼观测,提高了检测结果可信度。     

铝板表面缺陷的激光超声可视化检测

激光超声可视化检测技术是一种新型检测技术，与传统检测方法相比，该技术具有检测速度快、检测距离远、无检测盲区等优点。研究了一种基于超声信号峰峰值三维最大振幅及三维波场重建的检测算法，搭建了基于脉冲激光激励、压电探头接收超声信号的激光超声可视化检测系统，并对铝板表面裂纹缺陷进行检测。试验结果表明，激光超声可视化检测技术可快速检出铝板表面的裂纹缺陷，并且能够三维地显示表面裂纹的位置及大小信息，能够实时显示出三维超声波场的传播及反射情况。     

金属柱状体内部缺陷的超声检测及重构

超声检测既可检测金属柱状体工件的内部缺陷,亦可用于工件内部的缺陷重构和类型识别。为分析柱状工件内部缺陷的特征,提出了一种基于超声检测的金属柱状体的三维重构分析方法,采用有限元软件进行模拟,以得到金属柱状体工件内部的截面信号;然后通过B扫描成像对其像素点进行重组;最后利用体绘制技术对缺陷进行三维重构分析。试验结果表明,该方法可达到良好重构与分析金属柱状体工件内部缺陷的效果,允许误差满足要求。     

遗传优化的稀疏分解算法在超声缺陷提取中的应用

针对超声检测缺陷信号带有的干扰噪声严重影响信号提取和缺陷定位准确性的问题,利用基于遗传优化和稀疏分解相结合的算法提取超声缺陷信号。该算法利用遗传算法来寻优匹配追踪算法中的多参数;并采用与超声信号最优匹配的Gabor原子库,达到自适应的匹配超声回波信号,从而大大降低了稀疏分解算法的复杂度。分别对仿真和实际超声缺陷信号进行试验,并与小波去噪方法进行比较。结果表明,该方法能够在噪声背景下更有效地提取缺陷信号。     

基于超声信号和图像融合的焊缝缺陷识别

超声无损检测已被广泛用来检测材料内部的缺陷,然而对缺陷性质的识别始终是检测的难点,为此研究了一种基于超声信号和图像融合的焊缝缺陷识别新方法.该方法充分利用检测数据,通过对缺陷回波信号特征与缺陷形态特征的数据融合,实现了焊缝缺陷的有效识别.利用自主研制的超声成像手动检测系统对含有气孔、夹渣、裂纹、未焊透和未熔合五类典型焊接缺陷的焊件进行了检测,分别提取缺陷的超声回波信号特征和缺陷图像的形态特征,构建神经网络实现超声信号和图像特征的数据融合.结果表明,该方法实现了多类缺陷的识别,提高了缺陷识别率,有助于焊缝质量评定.     

超声冲击对焊接接头表面质量的影响

焊接是船舶、飞机、汽车、火车、压力容器、起重设备等大结构、复杂结构的重要加工方法。焊接结构的失效尤其是疲劳失效大多起始于焊接接头表面,因此对焊接接头表面质量的优化可改善焊接结构的性能,延长使用寿命。综述了超声冲击在焊接接头表面质量改进中的研究现状。分析了超声冲击对焊接接头表面几何形状的影响,指出超声冲击增大焊趾处圆弧过渡半径、降低应力集中系数和减小缺口效应的作用。总结了超声冲击对焊接接头表面残余应力的影响,指出超声冲击通过宏观塑性变形引发微观位错运动和增殖的机制,由此在焊接接头表面和次表面产生有益的残余压应力。阐述了超声冲击对焊接接头表面组织形态的影响,指出超声冲击在产生宏观织构和细化晶粒方面的作用。简述了超声冲击对提高焊接接头显微硬度和消除表面缺陷等方面的有利影响,同时指出合理的超声冲击参数才能降低焊接接头的表面粗糙度。最后,分析了目前研究存在的问题并对未来研究方向进行了展望。     

Ultrasonic inspection for circumferential butt joint of austenitic stainless steel with carbon steel

0 IntroductionThe flowleading pipe in pusher of shipping diesel en-gine is constructed by butt welding of 1Cr18Ni9Ti auste-nitic stainless steel circumferential strip with low carbonsteel circumferential strip. It is easy to form stress cracks,slag inclusions, and blowholes etc inside the weldedseam. Thus after turning for the weldment it is necessaryto perform nondestructive test for the welded joint.The weldment is very large in dimension and it is adouble deck construction with vertical a…     

焊接结构超高周疲劳主S-N曲线拟合及寿命预测方法

超声波疲劳试验是获得焊接接头超高周疲劳强度的实用方法.?目前还没有有效方法能够预测和评估任意焊接接头形式的超声超高周疲劳寿命.?文中提出了一种超声简谐共振条件下,评估焊接接头疲劳寿命的瞬态结构应力法,以及超声超高周疲劳主S-N曲线拟合方法.?基于已公开的300个焊接接头试验数据,拟合了铝合金焊接接头20?kHz超高周主...     

热处理加超声冲击复合处理对Q345B钢焊接接头疲劳性能的影响

通过对比分析直接超声冲击、普通热处理加超声冲击及真空热处理加超声冲击对Q345B钢焊接接头疲劳寿命的影响，探讨了热处理加超声冲击复合处理对焊接接头疲劳性能的作用机制. 结果表明，普通热处理加超声冲击相较于直接超声冲击，焊接接头的焊接残余应力虽然有所消除，但由于材料软化使冲击产生的压应力降低及表面氧化使形成叠型缺陷的风险提高，疲劳性能有所降低，且随热处理保温时间延长，疲劳性能降低得越明显；真空热处理加超声冲击焊接接头虽然也存在材料软化，但由于不发生表面氧化加上残余拉应力消除，相较于直接超声冲击焊接接头的疲劳寿命有所提高，且疲劳破坏位置由焊趾转移到母材或焊根.     

基于时频判别特征的焊缝超声检测缺陷分类

根据超声检测信号的瞬变特性,针对焊缝检测的缺陷分类问题,提出用判别追踪算法提取缺陷信号的局部时频判别特征,并结合概率神经网络实现了焊缝超声检测信号的缺陷分类.在提取时频判别特征时,提出考虑新选原子与已选原子的相关性的判别基提取方案,以降低特征之间的冗余,使提取出的特征能更有效地鉴别不同类别的缺陷.用该方法对一电子束焊缝试块中的缺陷进行了分类,结果表明,时频判别特征适合超声信号的缺陷分类,并能有效地抑制晶粒噪声的影响,考虑判别原子间相关性后可获得更高的分类正确率.     

气孔对铝合金焊接接头超长疲劳寿命的影响

采用超声疲劳试验方法对铝合金5052-H32焊接接头进行疲劳试验,研究其在超长寿命区间(107~109周次)的疲劳强度及失效机理.结果表明,相同疲劳寿命下焊接接头疲劳强度较母材下降了73.3%,在超高周疲劳区间仍然会发生疲劳破坏;断口观察发现焊接缺陷(气孔)是诱发疲劳裂纹萌生的主要原因.为揭示焊接缺陷对焊接接头疲劳裂纹萌生及扩展的影响,采用有限元技术分析了气孔对应力集中系数和裂纹尖端应力强度因子的影响.最后讨论了焊接缺陷对疲劳寿命的影响机制及裂纹扩展特性.     

基于全聚焦成像技术的焊缝近表面平面类缺陷检测

全聚焦成像技术（TFM，total focusing method）利用虚拟聚焦算法，将采集到的每一组收发信号聚焦于成像区域的每一单元格上（虚拟聚焦点）并最终成像. Half-Skip TFM（HSTFM）是在全聚焦成像技术（TFM）的基础上发展起来的一种超声相控阵后处理成像技术. 文中分别采用TFM，HSTFM这两种算法对位于焊缝试件近下表面的典型平面类缺陷（垂直于试件表面扩展）进行了成像检测. 结果表明，TFM的成像仅观察到平面类缺陷上尖端的存在；而在HSTFM的成像中，平面类缺陷成像完整且清晰可见. 同时，试验中根据HSTFM的成像结果，测量出了缺陷的尺寸与定位信息，并具有较小的测量误差.     

超声冲击处理冷轧钢板缝焊接头的疲劳性能

用窄搭接电阻缝焊机对汽车用SPCC（冷轧低碳普通钢板）进行焊接,采用超声冲击仪对缝焊接头进行处理;通过拉压疲劳试验、X射线应力分析仪、OM、SEM对处理和未处理的缝焊接头疲劳性能和组织进行测试和观察分析对比.结果表明,未经超声冲击处理的缝焊接头经5×104次交变载荷作用即在焊趾区萌生裂纹,裂纹与载荷方向呈45°;经超声冲击处理过的缝焊接头经1.88×106次交变载荷作用未发生断裂;超声冲击处理使缝焊接头表层晶粒细化并形成塑性变形层,降低了其表面的微裂纹缺陷造成的应力集中,使表面残余拉应力变为了压应力,有利于改善缝焊接头的疲劳性能.     

5A06铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能进行研究. 疲劳试验结果表明,圆柱状母材试件、圆柱状焊接接头试件和薄板状焊接接头试件,在经历107循环周次后,S-N曲线仍呈下降趋势,没有发现明显转折,传统意义上的疲劳极限并不存在. 焊接接头试件在107周次和109周次下的疲劳强度仅为母材的50%~70%. 通过扫描电子显微镜进行断口形貌观察发现:母材疲劳扩展区断口较焊接接头断口平整,瞬断区呈韧窝状,而无余高焊接接头试件存在气孔、夹杂等焊接缺陷,导致疲劳性能明显降低.     

随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形影响

在铝合金TIG焊接的过程中,超声能量处理熔池可以改善焊缝成形、组织与接头力学性能.文中研究了随焊超声施加方法对铝合金TIG焊缝成形的影响,结果表明,连续施加超声会导致熔池熔体飞溅,焊缝成形不佳;间断施加超声可以有效避免熔体飞溅,焊缝成形良好.随焊超声冲击及随焊滚动超声技术均可实现间断施加超声,结果表明,尽管随焊超声冲击使熔宽变小,但是低频冲击作用对TIG焊缝成形具有副作用,会减小熔深.而采用随焊滚动超声技术,可以有效避免低频机械冲击的不利影响,焊缝熔宽变小的同时熔深也增大.