线性调频激励的红外无损检测及其数值模拟

线性调频激励的红外检测是一种新型的红外检测技术,能弥补传统红外检测方法存在的不足,对不同的缺陷都具有较好检测的能力,为了研究相位检测法在线性调频激励下的红外检测中的应用,利用有限体积法数值模拟计算出二维瞬态导热模型,得出所建立模型在线性调频激励条件下的温度场,利用FFT变换法对模拟计算得到的材料表面温度进行信号处理,从而得到相位变化信息,得出了Chirp 调制时间、加热强度、材料、缺陷深度、高度、以及宽度等因素对检测结果的影响,为线性调频激励下的红外检测法的应用提供理论支撑。     

金属材料低周疲劳生热的有限元数值模拟

由于热弹塑性效应的存在,使得材料在低周疲劳载荷作用下发生的力学变形将导致材料温度发生变化,因而可通过观测温度变化判明材料的累积疲劳损伤。基于此,采用叠加各向同性强化模型的非线性随动强化模型作为循环载荷下的材料力学本构模型,以有限元软件ANSYS为平台,对SS304不锈钢平板试件在控制应变循环载荷作用下的热弹塑性效应进行数值模拟,着重分析一个载荷周期内导致材料温度发生变化的各种机制。结果表明,在一个载荷周期内,若材料处于弹性变形范围内,则引起材料温度变化的只有弹性拉伸和弹性压缩两种机制,且弹性拉伸引起温降,弹性压缩引起温升;若材料处于弹塑性变形范围内,则塑性拉伸、弹性压缩和塑性压缩导致材料温度上升,弹性拉伸导致温度降低。在整个载荷周期内,热弹性效应导致材料温度发生波动,热塑性效应导致材料平均温度升高。此外,若将材料温度的变化信息叠加到应力-应变变化的信息上,还可判明材料的屈服强度以及材料在载荷作用下所处的应力状态,如弹性拉伸、塑性拉伸、弹性压缩以及塑性压缩等状态。     

基于红外成像测温的储罐液位传热反问题识别方法

传统的利用红外热像仪进行储罐液位的检测主要是基于对红外图像进行数字处理,因此测量精度不高。通过建立储罐的传热模型,利用有限体积法,对筒体外表面的温度分布进行了数值模拟,并提出了基于筒体外表面温度分布对筒内液位进行定量识别的传热反问题方法,同时分析了初始假设、测量误差(σ)和最大温差对液位识别精度的影响。结果表明:在工程允许的测量误差范围内(σ=2℃),利用红外热像仪检测储罐外表面温度反演估计储罐液位和罐内流体温度有较高的识别精度,误差在2%以内。该方法为储罐液位和内部温度识别提供了一种新的思路和途径。     

基于相位的热障涂层厚度及其脱粘缺陷红外定量识别

为了促进热障涂层红外无损检测的定量检测研究, 建立了轴对称圆柱坐标下的热障涂层脉冲相位检测模型, 针对研究模型, 采用有限体积法求解出脉冲热激励下的温度场, 将温度进行FFT变化得到相位分布, 分析了不同因素对检测表面相位差分布的影响。在此基础上, 采用LM算法研究了轴对称圆柱坐标下对热障涂层厚度的大小和脱粘缺陷的位置进行定量化检测的方法, 分析了不同因素对检测结果的影响。研究结果表明: 当不存在测温误差时, 不同的初始假设、采样窗口时间下都能得到很高的识别精度, 其对定量识别的影响不大, 当测温仅存在均匀误差时, 涂层厚度和脱粘缺陷位置识别精度都很高, 均匀误差对识别无影响, 识别结果的精度会随测温随机误差的增大而降低, 但在较大的随机误差下仍有较高的识别精度。     

Q235钢拉伸过程热塑性效应试验研究及有限元分析

在分析材料热弹塑性效应的基础上,用红外热像仪对Q235钢试件在拉伸过程中的表面温度进行测量,获得了不同应变率条件下试件表面温度分布及随时间的变化;确定了Q235钢全程拉伸真应力-真应变曲线,以此作为材料本构关系对拉伸过程中的热塑性效应进行数值模拟,讨论了应变率、系数、对流换热系数等对试件表面温度的影响。结果表明,应变率越大,变形过程中的热损失越小,从而由塑性变形产生的温升也越高;由拉伸过程中颈缩区域的温升最高、颈缩区域向试件两端温升逐渐降低的分布特点,则可说明在同一时间内塑性变形越大、越集中的区域,其温升也越大。文中的数值计算结果表明,用现有的有限元软件对材料热塑性效应进行数值分析不失为一种有效的研究方法。     

储罐液位传热反问题的识别方法及实验分析

基于储罐表面温度反演液位是一种全新的液位识别方法,其识别精度高,应用范围广。建立了储罐的物理模型,利用有限体积法求得筒体的表面温度场,并反演了筒体内的液位和温度。为了验证识别精度,设计了压力容器对比实验。实验表明,在实际允许的测量误差内(σ=2℃),模拟识别误差小于1%,实验识别的液位误差在2%左右,利用反演算法能识别筒体内的液体温度,精度也比较高。实验结果验证了该识别方法的有效性,为红外液位检测和温度识别提供了理论和实验依据。     

舰船热力管道保温层受潮对保温性能的影响

舰船热力管道的保温层受潮后会影响管道的保温效果,并会腐蚀管道。建立了保温层受潮模型,采用有限体积法计算了蒸汽管道保温层受潮后的温度场分布以及外表面的温度、传热损失随保温层受潮厚度变化的趋势。结果表明,选定保温材料后,当受潮厚度达到20 mm时温度就会超标。对于相同厚度的受潮区域,离外表面越近,外表面的温度就越高。结果揭示了做好保温层外表面防护的重要性,并为红外热成像诊断提供了依据。