超声渡越时差法检测图像中裂纹端部信号的识别

利用超声渡越时差法(Time of flight diffraction,TOFD)对含有人工内部裂纹的铝合金试块进行检测。为了提高检测精度,对低分辨率双曲线特征的B扫描图像进行处理。根据超声TOFD法的检测特点,建立B扫描图像合成孔径聚焦(Synthetic aperture focusing technique,SAFT)重建的数学模型,实现图像的增强处理。灰度极值检测的预处理提高了图像纵向时间分辨率;后继的SAFT处理有效地抑制图像中的冗余信息,提高缺陷的横向方位分辨率,从而提出一种灰度极值检测与SAFT相结合的B扫描图像处理方法。为了减少SAFT算法的计算时间,采用加运算窗处理,并确定合适的运算窗宽度。结果表明,该方法能有效地增强图像中检测目标,进而能够准确、快速地检测出裂纹上、下端部在模拟试块中的位置。     

超声信号拉盖尔模型及在渡越时间测量中的应用

超声信号建模是利用脉冲信号进行渡越时间(ToF)测量中的关键技术之一.针对传统经验模型的局限性,提出基于拉盖尔(Laguerre)函数的超声信号建模方法.首先分析Laguerre函数的时域和拉氏域特征,然后将超声信号建模与确定Laguerre 谱归属为同一问题.通过泰勒级数展开和拉格朗日插值,从理论上证明双指数模型和混合指数模型是Laguerre模型特殊形式,并通过仿真验证了此结论.对实测数据分析表明,Laguerre模型拟合误差小于0.1％,ToF测量结果相对偏差小于10-6.     

基于全模式全聚焦方法的裂纹超声成像定量检测

利用超声成像方法对关注区域成像,对获取缺陷形状、尺度和取向等特征具有重要意义。考虑了21种不同声束路径的模式波,复合叠加各重建点能量最强信号,提出全模式全聚焦方法(FTFM)。利用一组探头楔块,通过一次信号采集实现未知裂纹的轮廓重建与定量检测。针对厚度40 mm碳钢中长度4 mm,中心深度25 mm,取向角度分别为0°、±20°、±50°和±80°的裂纹,采用64阵元、中心频率5 MHz线阵探头配合45°纵波楔块实施全矩阵捕捉(FMC)和FTFM成像,仿真和实验均重建了裂纹完整轮廓,裂纹长度、取向和中心深度定量误差分别不超过0.60 mm、2.39°和0.73 mm。最后,为保证FTFM成像质量,检测时应合理选择相控阵探头参数,并移动探头至最佳位置处采集FMC信号。     

确定疲劳裂纹扩展速率的积分法

针对疲劳裂纹扩展试验中采用传统的差分方法得到的da/dN-ΔK数据分散性较大的问题,提出了得到裂纹扩展速率的积分方法,并将两种方法与试验结果进行了比较,结果表明,积分方法得到的结果与试验结果符合得很好,得到的裂纹扩展速率更精确。     

利用传递矩阵法对阶梯悬臂梁的裂纹参数识别

基于Bernoulli-Euler梁振动理论,以等效弹簧模拟裂纹引起的局部软化效应,利用传递矩阵法推导阶梯悬臂梁振动频率的特征方程,对于含多个裂纹以及复杂边界条件的阶梯梁,仅需求解4×4的行列式即可获得相应的频率特征方程。直接利用该特征方程,提出两种有效估计裂纹参数的方法———等值线法和目标函数最小化法,并应用两段阶梯悬臂梁的数值算例说明方法的有效性。算例结果表明,只需结构前三阶频率即可识别裂纹位置和深度。应用“零设置”可减小计算频率与理论频率不相等对识别结果的影响。等值线法可以直观给出裂纹位置和裂纹深度参数,目标函数最小化法可给出最优的裂纹参数结果,并且该方法可推广应用到含多个裂纹复杂梁(如非完全固支、弹性支撑等)结构的裂纹参数识别中。     

盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数的有限元分析

为探讨简单易行的盲孔法测量焊接残余应力应变释放系数A、B的标定方法，根据盲孔法测量残余应力时应变释放系数A、B试验标定原理和强度理论，建立三维有限元模型，分别对盲孔法测量92lA钢焊接残余应力应变释放系数进行有限元标定和孔边应力集中有限元塑性修正．并由此得出应变释放系数随孔深与孔径比值的关系式和应变释放系数随形状改变比能参量S变化的塑性修正公式；将有限元标定结果与试验标定结果、通孔应变释放系数理论解进行比较，结果表明，有限元标定结果与试验结果、通孔应变释放系数理论值有较好的一致性，经塑性修正，计算结果与试验测量结果的偏差大大减小，建立适当有限元模型，用有限元法标定释放系数和进行孔边塑性变形修正是可行的。     

盲孔法测定焊接残余应力应变释放系数的模糊数学分析

在分析一些引起盲孔法检测焊接残余应力测量误差的不确定因素的基础上,引入模糊数学方法对应变释放系数进行评价.在允许常规模型中的有关参数在一定范围内变动、用隶属函数表示其取值分布情况的前提下,建立应变释放系数的模糊数学模型.将应变释放系数评价模型中的有关参数考虑为正态分布模糊数,利用水平截集概念转化为普通集问题进行求解.以921A钢板焊接的残余应力测量为例,计算出不同置信水平的应变释放系数A和B的数值.结果表明,基于模糊集的应变释放系数评价模型能适当屏蔽一些不确定因素,更准确地反映实际情况.     

CTOD试验方法与转子材料的延性断裂性能

对国标GB/T 21143—2007和美标ASTM E1820-08a中的CTOD(crack tip opening displacement)计算公式和阻力曲线评定方法进行对比研究,采用柔度法完成汽轮机转子材料Cr2Ni2MoV钢的CTOD试验,并分别根据两个标准对试验结果进行分析。结果表明,GB/T 21143—2007中的CTOD计算公式和钝化线方程存在不合理的表达,对其进行相应修正;根据ASTM E1820-08a得到的CTOD值通常稍低于由GB/T 21143—2007得到的结果;钝化线方程的选取对启裂CTOD临界值的确定影响显著。     

汽轮机组非平稳运行过程振动数据的时间序列分析

时间序列的分析方法已经在许多工程领域得到广泛而成功的应用。文中通过对实际电厂运行汽轮机组非平稳过程中轴系振动数据的相关分析 ,对汽轮机组振动数据非平稳时间序列的MA(q)模型的识别和建模进行初步的探讨。为验证MA(q)模型对于汽轮机组非平稳过程中的振动数据分析的有效性 ,分别采用MA(2 )、AR(2 0 )和 3阶多项式回归分析的方法 ,利用现场实测数据进行对比预测实验。实验结果表明利用MA(2 )模型的预测效果明显优于采用AR(p)模型预测方法和传统的多项式回归预测方法的预测结果 ,从而验证采用MA(q)模型对于汽轮机组非平稳运行过程中振动信号分析研究的有效性。     

双材料高聚物界面断裂行为的实验研究

将字相关图象测量方法和显微技术结合起来,实现了物体表面位移和应变的细观测量。应用这一方法,对双材料高聚物界面断裂行为进行了实验研究,定量测量了具有界面裂纹受剪切载荷作用的双材料试件的裂尖附近微小区域内的位移和应变。最后对实验结果进行了分析和讨论,得到了裂尖附近微小区域内的应力分布规律。     

粗糙集理论下的模糊随机结构强度分析方法

在分析工程中含有模糊、随机变量的结构强度问题中,如何处理模糊变量和随机变量是一个非常重要的问题.根据粗糙集理论,利用基于模糊变量在粗糙集的上、下近似集合的定义和随机变量在粗糙集的上、下近似集合的定义,可以分别把结构中模糊和随机不确定因素这两种定义在不同集合下的不确定性变量处理为在完全属于论域集合和部分属于论域的上、下近似集合意义下区间参数.再根据区间估计定理,将模糊变量和随机变量转化为在统一尺度下的区间变量.使得含有模糊、随机变量的工程结构转化为含有区间数变量的工程结构,这时模糊随机结构分析的结果也将是区间数.从而避免了判断模糊或随机参数下隶属函数或概率分布函数的难点,使模糊随机结构能够在粗糙集理论下进行统一的结构分析.算例表明,文中所提方法不但可以避免在工程实际问题中确定模糊和随机变量的难点,而且可以利用处理工程结构强度问题方法和软件来解决这类模糊随机问题.     

GMAW电弧声的参数化模型及应用

以焊接质量在线监控为目的,针对短路过渡气体保护焊(GMAW)电弧声信号进行了时域和频域特征分析,提出电弧声道的概念,建立其参数化等效电气模型。利用线性预测(LPC)模型参数构造径向基函数(RBF)神经网络输入样本空间,对焊接保护气流量不足进行了在线模式识别。研究认为：电弧声呈现振铃形信号,主要发生于短路结束再引弧时刻,大部分能量分布在10 kHz以下频带。电弧声源于电弧能量变化,电弧及其周边的物理和几何形态形成分布参数的声道系统。电弧声是声源和声道共同作用的结果,其频谱主要取决于声道的作用。声道可用时变系数的数字滤波器等效,LPC是其参数化模型的一个估计,在焊接质量在线监控方面具有应用价值。