阵列式超声无损检测中的多通道光弹成像研究

为了使相控阵和阵列式探伤中声路可见,研究人员能更直观地观察声场,利用超声波本质的应力波属性,及偏振光干涉原理,研制了多通道动态光弹成像系统.通过控制各通道超声波的发射延迟时间,在光学试件中激发各种聚焦声场,模拟相控阵聚焦声场的声束扫查过程,通过CCD拍摄固体中声波的传播图像,在时序电路下形成动态视频图像并对拍摄的图像进行采集存储.     

基于涡流检测信号的航空发动机叶片缺陷分类与评估方法

航空发动机涡轮叶片的缺陷检测对于保障飞机安全运行至关重要.由于叶片属于非规则小曲率零件,难以保证严格的提离距离和检测法向方向,由此产生了不可忽视的干扰和噪声,加之缺陷变化信息微弱,给检测带来了实质性困难.本文设计研制了一种尺寸小、灵敏度高的差激励涡流检测探头,可以安装在数控多自由度扫查台上,对叶片曲面零件表面缺陷进行快速扫查检测;利用总体平均模态经验模态分解技术(EEMD)和小波变换相结合的方法,来有效抑制强背景噪声,提取信号特征,并结合支持向量机(SVM)方法实现裂纹缺陷的分类.     

变厚度曲面复合工件超声波形自动跟踪研究

分析了变厚度曲面复合工件的超声检测和波形自动跟踪原理,利用改进型的BP神经网络来获取曲面采样点位置信息与灵敏度之间的映射关系,生成各采样点的灵敏度模板,实现了灵敏度的补偿与实时控制和超声波底波信号的自动跟踪。仿真结果和实验证明,该方法有效解决了复合材料A波信号的“多峰”现象给检测带来的困难,实现对变厚度曲面复合工件的波形自动跟踪,对提高类似大衰减率的材料的曲面复杂工件的超声检测效率与精度具有普遍意义。     

大截面差空心件内高压成形研究

截面周长差较大的空心零件的内高压成形需要解决膨胀区的轴向补料问题和预成形问题,才能获得壁厚分布较为均匀的合格零件.以某轿车转向节臂零件的成形过程为例,对上述问题进行了试验研究.首先设计、试制了瓶形预制件,在预成形中利用"有益起皱"实现了大量的补料,获得了壁厚分布符合要求的预制件;然后在终成形前使零件截面具有合理的形状,再进行终成形,既保证了圆角部位的外形尺寸,又提高了壁厚均匀性.采用本文介绍的方法实现了截面周长差达70%的瓶形预制件的制备,从而获得了壁厚、外形尺寸均满足设计要求的转向节臂零件.     

窄板中超声导波传播特性试验研究

针对工程中窄板结构安全评价问题,该文对窄条板结构中超声导波传播特性进行了试验研究。首先,对无限大板结构中不同模态超声导波的传播特性进行了理论分析。然后,在不同宽度窄铝板上进行了不同模态超声导波对比试验研究。结果表明,与兰姆波相比,低阶水平剪切波(SH0波)受窄板宽度方向边界的影响小。当窄板宽度大于电磁声换能器宽度情况下,SH0波检测结果不受板宽度变化影响。在此基础上,将SH0波应用于电力系统接地网扁钢检测。结果表明,SH0波在扁钢中传播能力强,可用于现地埋扁钢无损检测。该文研究工作为工程窄板结构健康检测提供可行的技术方案。     

非回转体机床零件CAPP系统(STYCAPP-Ⅳ)

STYCAPP-Ⅳ系统是作者为工厂研制的非回转体机床零件工艺过程设计专家系统。本文叙述了该系统的功能和工作原理,对零件信息输入和用模糊理论形成工艺路线作了较详细介绍。该系统能自动地设计板、块、条和箱体等类非回转体零件的工艺文件。     

幂指数棱台声子晶体对薄板振动弯曲波的调控特性研究

针对薄板结构的振动控制,提出了一种幂指数棱台声子晶体构型,并对其带隙的产生机理和影响因素进行了分析,结果表明提出的幂指数棱台声子晶体具有三个弯曲波完全带隙,其中第二带隙宽度可达850 Hz。联合数值仿真和试验方法对声子晶体的弯曲波带隙进行了验证。随着棱台结构高度的增加,三个带隙的带宽扩大。棱台的幂函数幂次升高会使带隙的起始频率与终止频率降低,而边缘厚度的增高会弱化能量聚焦效应使带隙的宽度逐渐变窄。具有线缺陷的声子晶体板可使带隙频段内的弯曲波沿着设计路径传播。     

基于扫描数据可视化的超声换能器参数测量

超声探头是超声无损检测中的关键部件,其参数直接影响到对超声检测系统性能的评价与校准。在自主建立的水浸超声声场自动扫查系统基础上,以标准ASTM E1065-99为依据,利用水听器法对聚焦超声换能器声场进行扫描,并将数据可视化。在数据可视化的基础上,对声场中若干重要参数进行了测量。实验结果表明,测量结果与理论计算结果吻合程度良好,所实现的声场自动扫查系统能够真实反应出换能器空间的声场分布,能够为超声换能器应用特性的准确评价提供可信的数据。     

超声水浸探伤检测闸门自动跟踪电路研究

针对传统超声探伤应用中缺陷信号选通闸门通过硬件或程序预先设置,当缺陷信号相对闸门位置发生变化而引起系统漏检或误判的问题,设计一种高可靠性的闸门自动跟踪电路。该电路具有自动跟踪水钢界面波位置,实时调整选通闸门开启位置选择对应缺陷波的功能。通过和常规闸门电路进行对比测试,该跟踪电路性能稳定、可靠,能够自动跟踪超声检测的界面波并自动调整闸门位置对缺陷波进行探伤。经过实际检测测试:该电路能有效将检测系统中由于工件位置相对浮动而产生的漏检或误判概率降低一个数量级,为精确判伤提供可靠保障。     

飞机壁板试样疲劳裂纹的声发射定位和监视

本工作对一种飞机壁板试样疲劳试验中的裂纹进行了声发射定位和监视,以探索飞机某些构件强度试验时用声发射监视结构完整性的可能性。一、定位的基本原理假定零件中 x、y 位置有一声源释放出声发射弹性波,这一弹性波特定的波模态有一传播速度 C,那么,在平板零件中波前相当于一个圆向外传播。如图1所示,弹性波首先到达第1号传感器,相继到达第3和第2号传感器。这就是说1,2、3三个传感器接收到同一声发射信号有一     

小直径棒材水浸聚焦的应用分析

由于小直径金属棒材的曲率大,使得普通探头检测时声束不能集中,本文介绍的水浸聚焦方法,通过调整水层厚度,可以使水/钢界面回波分别与多次底波重合,减少界面波干扰,有利于探伤,解决了盲区大声束不够集中等问题。     

混凝土分层缺陷的超声检测方法研究

为解决混凝土结构中分层缺陷的在线非接触检测难题,论文提出了利用空气耦合(简称:空耦)超声导波定量检测混凝土结构中分层缺陷的新方法。首先研究了空耦超声导波在混凝土结构中的传播特性,理论分析和实验表明,利用空耦超声波以入射角8.7°入射厚度为50 mm的混凝土板时,可以激发以A0模态为主的导波。然后构建了空耦超声导波扫查实验系统,在混凝土结构单侧利用一对倾斜8.7°的空耦探头激励和接收导波信号,通过分析发现A0模态对分层缺陷敏感,且其幅度与扫查路径中的分层缺陷尺寸存在单调变化关系;在此基础上,对检测区域进行扫查,利用不同位置处的导波信号幅度实现分层缺陷的二维成像。实验结果表明,该方法不仅可以避免耦合剂对检测结果的影响,同时可实现对服役状态下混凝土结构中分层位置及尺寸的定量检测。     

土壤源热泵地埋管群动态负荷模拟换热性能分析

建立了土壤源热泵地埋管换热器五根管群流固耦合全尺寸三维传热动态模型,结合实际工程的动态负荷对夏季放热和冬季吸热工况进行了一年期和十年期变负荷间歇动态模拟,分析了全年冷、热负荷平衡时管群之间的热干扰影响及土壤体温度变化情况.     

多级柔性壁声衬设计及其消声性能研究

为有效拓宽声衬的消声频带,针对亥姆霍兹共振器消声选择性强,传统单一声衬消声频带特定且不可调节,缺乏灵活性的缺陷,提出了一种多级腔体的新型柔性壁声衬结构。采用铝合金材质的多级柔性壁代替传统声衬的单级刚性壁,通过施加电压调节柔性腔体体积,使得其消声频带变宽且发生偏移。在选定传递损失作为多级柔性壁声衬消声性能评价指标的基础上,分别进行了柔性壁的静/动态性能仿真与实际性能测试,根据仿真结果与实际测试结果确定了柔性壁具有较好的形变性能及消声性能。介绍了多级柔性壁声衬结构设计方法,而后加工了声衬样品并搭建测试平台进行消声性能测试。实验结果表明：在不施加电压时,多级柔性壁声衬的传递损失在频率为1 386 Hz时达到峰值,即共振频率为1 386 Hz;当驱动电压分别为-100,100和200 V时,其共振频率分别为1 420,1 370和1 364 Hz。通过调节电压幅值,该多级柔性壁声衬的消声频带实现了56 Hz的偏移。研究表明所提出的多级柔性壁声衬结构对噪声的宽频抑制具有一定的作用。     

利用激光超声技术研究金属裂纹缺陷的检测波特性

利用激光在热弹机制下激发声表面波的理论模型,数值模拟激光与材料相互作用过程。分别获得无裂纹、表面裂纹、其它裂纹下材料变形、温度变化、声波信号,并获得缺陷具有明显滤波效应、调制信号作用及其它裂纹检测受声表面波衰减特性影响的结论。针对表面裂纹深度、宽度对检测效果影响模拟仿真。结果显示,深度、宽度增加均会引发上升沿信号成分丢失;而宽度增加过程中透射波信号衰减较明显。     

弹性波在横向受限的固态声子晶体中的传输特性

对横向受限的一维固态声子晶体，得出了弹性波在其中传输时的模式数所满足的条件，并利用多层介质的转移矩阵计算了纵波入射时，不同模式下透射波的透射系数随弹性波频率变化的特点：出现声子禁带；不同模式的禁带宽度并不完全相同。横波入射时中心频率以下全为禁带，1倍中心频率以下没有透射峰出现。     

固-固结构声子晶体中SH波的色散关系及其全反射隧穿

利用边界条件推导出SH波在多层介质系统中的转移矩阵,得出了SH波在一维固-固结构声子晶体中的色散函数。利用色散函数研究了SH波在一维固-固结构声子晶体中的全反射隧穿效应,得出SH波的全反射隧穿导带的特征:全反射隧穿导带的频率中心随入射角的增加而向高频方向移动,全反射隧穿导带的频率宽度随入射角的增加而减小;全反射隧穿导带的频率中心和频率宽度都随周期厚度的增加而减小。     

固-流结构矩形声子晶体中弹性波的传输特性

利用一维固-流结构矩形声子晶体中弹性波横向受限的条件,推导出弹性波在其中各个模式满足的关系式,利用它研究了弹性波各模式的特性。并利用色散法研究了弹性波的传输特性随模式量子数和矩形边长的变化规律。得出了一些不同于一维非受限声子晶体的新特征,即一维矩形声子晶体的禁带由模式量子数确定,禁带频率中心和频率宽度与模式量子数和边长有关。     

钢板表面球形孔电磁超声检测信号特性分析

针对储罐底板表面腐蚀坑类缺陷定量化检测的技术难点,利用电磁超声非接触、无需耦合剂的特点,采用自行研制的表面波传感器对钢板表面模拟腐蚀缺陷的球形孔进行扫查检测实验,详细讨论检测信号特性,并提出利用信号衰减起始点对钢板表面球形孔的截面直径进行缺陷信息反演的方法。结果表明:球形孔扫查检测信号呈现共同的特征,对球形孔在钢板表面的截面直径进行反演的相对误差在17%以内,且信号直线衰减部分的斜率随孔深度的增大而单调增大。该结果有望为腐蚀坑类缺陷定量评判提供新的特征量。     

一维六方准晶纳米板中Lamb波特性研究

准晶纳米结构在工程中经常承受以弹性波为代表的动态工作载荷，为深入研究其动态失效机制，研究了一维六方准晶纳米板中Lamb波的波动特性。基于修正的偶应力理论，推导出Bak模型下Lamb波的波动控制方程，使用勒让德正交多项式方法 (LOPM)求解该动力学方程，计算得到其频散曲线和位移分布。研究了声子场和相位子场尺寸效应、声-相耦合效应对波动特性的影响。结果表明：尺寸效应使声子模态和相位子模态相速度增大；声-相耦合效应显著地增大了声子模态中的相位子位移振幅和相位子模态中的声子位移振幅。研究结果为准晶纳米结构的设计和无损检测奠定了一定的理论基础。