镁合金壳体的超声相控阵检测方法

针对镁合金炮弹壳体提出一种超声相控阵检测方法:设计基于多轴试验台的相控阵自动检测系统,在此基础上研究声束的型面跟踪及控制方法;确定最优的超声相控阵检测工艺,并建立基于相控阵全矩阵数据的全聚焦成像方法。设计并制作炮弹壳体的平底孔及凹槽缺陷,采用该方法进行超声相控阵成像并与传统单探头检测方法进行对比分析,从检测效率及精度验证该方法的有效性。     

超声相控阵成像技术与应用

简述了超声波相控阵成像检测技术的基本原理和主要特点,介绍了相控阵技术检测焊缝和钛合金棒中的缺陷情况.超声相控阵换能器是由多个晶片单元组成的超声波阵列传感器;超声相控阵仪器可通过超声波声束的角度扫描、动态焦距、焦斑尺寸调节等控制方式 ,实现对工件内部传播的超声波信号的收发及图像再现.相控阵技术易于快速分辨出焊缝内缺陷分布,利用专用探头可以检测发现0.4mm平底孔的模拟缺陷.     

PBX内部缺陷激光超声无损检测数值模拟

为提高高聚物粘结炸药(PBX)材料超声检测效率,保证最终产品的可靠性与安全性,研究了一种基于激光超声技术的PBX内部缺陷非接触无损检测方法。基于热弹机制,建立了PBX材料激光超声的有限元数值计算方法和模型。得到了脉冲激光照射下PBX材料内部瞬态温度场和声场分布。模拟了激光超声与PBX内部气孔和裂纹缺陷之间的相互作用。数值结果表明,采用5激光束同时激励,可在保证PBX安全温度范围内大幅度提高激光超声对内部缺陷的检测能力,可实现长度大于0.5 mm裂纹,直径大于0.2 mm孔洞的检测。初步验证了激光超声对于PBX材料内部缺陷检测的可行性。     

铅钢铅复合结构板材超声检测技术研究

为实现铅钢铅复合结构板材的内部质量无损检测,在详细分析铅钢铅复合结构板材的尺寸、缺陷特征及声学参数的基础上,采用模拟仿真分析的方法计算缺陷的特征信号。实际检测获得的超声信号验证了模拟计算结果的正确性。采用超声相控阵及滚轮阵列探头对试样进行了超声成像检测,检测结果与缺陷形状的一致性非常好。最终,采用此方法对尺寸为500 mm×1 000 mm×11 mm的铅钢铅复合结构板材进行检测,获得满意的检测结果。     

Lamb波频散特性和波结构特性的有限元仿真

采用ANSYS有限元仿真软件模拟超声Lamb波在4 mm厚的钢板结构中的传播过程,计算S0模态和A0模态超声Lamb波的群速度和沿钢板厚度方向上的位移波结构,绘制频散曲线和波结构特性曲线,理论分析与仿真结果基本吻合;为超声Lamb波群速度测定和缺陷检测提供理论依据.     

金属-炸药界面脱粘缺陷的多次超声脉冲反射检测及成像

金属-炸药粘接界面的结构完整性评价具有重要意义和工程应用价值。为实现金属-炸药界面脱粘缺陷的高灵敏度检测,研究了基于多次超声脉冲反射的检测和成像方法,计算分析了铝、虫胶、黑索今（RDX）炸药3种介质的声阻抗以及粘接界面的超声反射特性,进一步针对不同胶层厚度和人工预制脱粘缺陷试件提取和分析了3次回波信号,讨论了不同胶层厚度对脉冲多次回波幅值的影响规律。实验结果表明,铝-胶界面、铝-水界面的反射波幅值差异明显,一次与多次回波均能有效区分有无胶层的区域,铝-胶界面引起的声衰减在多次回波中持续累加。随着胶层厚度增加,铝-胶和铝-水界面的声衰减特性差异在超声多次回波中体现的累加效应逐渐减弱。人工预制缺陷检测实验结果表明,多次超声脉冲反射法可以检出最小圆形Φ1.5 mm和矩形1 mm宽的脱粘缺陷。     

曲面PBX构件内部裂纹小角度斜入射超声检测数值模拟

为探究裂纹分布、形态等复杂性对高聚物黏结炸药(PBX)曲面构件中超声传播特殊性的影响,优化水浸超声斜入射检测参数,基于有限元方法和典型检测工况,建立了曲面PBX构件超声无损检测的数值计算模型,利用COMSOL商用软件计算分析了表面瞬态位移激励下曲面PBX构件内部声场传播规律,模拟计算了不同角度及裂纹的超声检测信号,研究了入射角度等参数对曲面PBX构件裂纹水浸超声小角度斜入射检测结果的影响.数值仿真结果表明,声束与裂纹夹角为8°～10°时,小角度斜入射超声检测方法对PBX构件的内部裂纹缺陷的检测性能最优,且不受裂纹深度的影响.同时,设计制作了曲面PBX模拟试件,搭建了小角度超声检测实验系统,开展了不同入射角度、裂纹参数下的超声检测实验,实验所得最优检测角度(8°)与仿真结果(8°～10°)吻合,验证了数值模拟结果的合理性和小角度超声检测的有效性.     

镁合金火箭弹壳体的超声检测方法研究

为了能够准确检测出火箭弹壳体内部缺陷和表面划痕缺陷,针对壳体自身形状的结构特点,采用水浸式的超声检测方法,对于弹体的不同部位采用不同的检测方法进行检测。通过提取壳体各部位的缺陷特征回波信号对其进行了C扫描,获得了工件缺陷图像。检测结果表明该方法可以对工件进行无盲区无遗漏的检测且缺陷位置准确,为具有此类结构火箭弹壳体的缺陷检测提供了一种有效的检测手段。     

PBX内部裂纹水浸超声全聚焦成像方法研究

高聚物粘结炸药（PBX）的内部裂纹检测对其使用安全性和结构完整性评价具有重要意义和工程应用价值。为了提高PBX内部裂纹缺陷的成像检测精度和图像质量,研究了曲面修正水浸超声全聚焦成像方法,并在此基础上进一步结合了延迟乘和波束形成（DMAS）技术,通过水浸法对Φ100.0 mm的半圆柱PBX的底部裂纹缺陷进行了超声成像检测研究,实现了对曲面构形PBX底部裂纹缺陷的高精度成像表征。实验结果表明,传统全聚焦成像算法的裂纹缺陷高度测量误差为12.0%,图像信噪比为1.37 dB;曲面修正后的裂纹缺陷高度测量误差为3.6%,图像信噪比为2.13 dB;而曲面修正结合DMAS算法成像的裂纹缺陷高度测量误差仅为0.4%,图像信噪比为5.32 dB。     

航空用复合材料结构件无损检测技术分析

本文通过对航空复合材料结构件缺陷和损伤特点的分析，介绍可应用于航空复合材料结构缺陷包括目视检查法、声阻法、射线检测技术、超声检测技术、声-超声技术、涡流检测技术、微波检测技术在内的无损检测技术。并对无损检测技术的技术关键进行剖析，展望了无损检测技术的未来发展。     

活塞镶圈结合质量的快速超声检测方法

针对活塞毛坯在机加工后存在内部镶圈松动、结合层开裂的实际问题,设计并研制了一套镶圈结合质量快速超声检测系统。检测原理是:设计专门叶片式探头,采用超声穿透检测方式对活塞镶圈上、下结合质量进行扫描,采集透射超声波能量特征值,结合实验和理论推导建立结合质量与声衰减关系模型,实现结合质量的表征,并同步采集检测位置信号进行结合质量图形化重构。结果表明,该系统具有更高的检测精度,适用于直径≤220 mm的各种活塞成品检测。     

新的X光设备提高了陆军的无损检测能力

<正> 美国陆军材料工艺实验室(MTL)拥有一台新高能X光机,它能穿透25mm厚的钢、贫化铀、钨或装甲钢板,以显示材料内部的组织特征和缺陷。该设备(Varian Linatron型)可用来检验试样,如车辆构件,军械构件、桥梁和装甲钢板。MTL无损检验室主任Alfred L.Broz称,“此新设备非常有利于提高MTL对材料的检验分析能     

薄壁工件中未焊透高度的超声测量方法分析

应用超声端点反射法测量薄壁工件中缺陷高度时,需要深入研究检测信号的产生机理、检测信号与缺陷的对应关系、缺陷信号的识别等。采用有限元计算方法,对测量薄壁(6 mm)工件中未焊透高度的超声端点反射法进行了数值分析。通过构造合适的有限元模型,计算得到了超声波与未焊透缺陷相互作用的散射声场,对源于缺陷上端与底部的反射回波的产生、传播过程以及含有不同高度未焊透的薄板工件的检测回波信号进行对比分析。结果表明:超声端点反射法用于薄壁工件中未焊透高度测量时,可同时得到缺陷的上端与底部反射回波,且两回波在检测得到的A扫描信号中具有一定声程差,其值与未焊透的高度呈线性关系;此外,为得到更易于识别的缺陷上端反射回波,超声检测探头可进行小幅度的位置变动。在此基础上,对平板未焊透模拟试样进行了实际超声检测试验,试验结果与有限元分析结果具有良好的吻合性。     

陶瓷材料破坏过程中的声发射源定位方法

大多数研究者利用声发射检测陶瓷损伤断裂现象时,主要通过声发射参数分析陶瓷破坏过程,但该方法无法对陶瓷内的裂纹位置进行定位。鉴于该情况,对Geiger算法的初值选择问题进行优化,将优化后的Geiger算法应用于二维平面定位、三维空间定位实验,并计算了该方法的定位精度,即：在200 mm×200 mm的平板上,声发射源定位平均误差为1.641 mm;在50 mm×50 mm× 100 mm的立方体上,声发射源定位平均误差为3.47 mm. 其中材料的性质,声发射检测系统精度以及定位算法本身都是产生的误差的原因。实验研究了AD95(95%)氧化铝陶瓷压缩破坏过程中的声发射特性,利用优化后的Geiger算法对材料压缩破坏过程中的声发射源进行空间定位,定位结果和陶瓷实际断裂位置一致,该方法可用于分析陶瓷内部裂纹扩展过程。     

基于电磁超声共振的金属环-含能材料界面脱粘缺陷检测

为实现对金属-含能材料粘接结构界面粘接质量的无损评价,提高其结构安全性,本研究以金属环-含能材料界面脱粘缺陷的无损检测为研究对象,提出了基于电磁超声共振的金属环-含能材料结构界面脱粘缺陷非接触检测方法,制作了专用小型电磁超声探头,搭建了电磁超声环形自动扫查系统,对金属环-含能材料脱粘缺陷模拟试件进行了自动扫查成像,开发了相应的信号处理方法,验证了该技术对于金属环-含能材料界面脱粘缺陷非接触检测的可行性和检测能力。     

大口径火炮身管药室内膛裂纹电磁超声表面水平剪切波检测方法

大口径火炮身管药室内膛在射击过程中承受高温高压,易产生网状多裂纹,对安全性能造成隐患,但传统检测手段对内壁清洁度要求较高,且检测周期长。为此,提出基于电磁超声表面水平剪切波（SH波）的身管药室内膛裂纹检测方法,对缺陷进行检测。建立表面SH波电磁超声换能器的辐射声场有限元模型,分析永磁体长度和对数对辐射声场的影响,对电磁超声换能器设计参数进行优化。在研究表面SH波声场特征的基础上,建立表面SH波在含有交叉裂纹的身管药室中传播的有限元模型,分析表面SH波与不同夹角裂纹缺陷的作用规律,并通过实验予以验证。结果表明,当使用12对长度为20 mm的永磁体制成的电磁超声换能器时,能够对10 mm×1 mm×2 mm的交叉裂纹进行检测,分析裂纹夹角与回波幅值的影响规律,为身管药室内膛多裂纹检测提供了可靠依据。     

幅值谱在斜声束回波法多界面粘接质量检测中的应用

在采用斜声束水浸回波法对机载固体火箭发动机的钢、绝热层、衬层多层结构的粘接质量进行超声图像诊断时,为了消除信号混叠影响,本文利用检测回波之间的幅值谱极值提取信号特征值,并针对在实际检测中出现的极值点分布不均匀现象,提出了若干提高特征值提取精度的措施,有效地提高了检测信噪比,改善了图像质量.     

大型锻件的超声检测技术

研究了超声波在介质中传播时,由于材料与缺陷声学特性不同而引起的超声回波信号的变化情况,并结合大型锻件缺陷与锻件材料本身声学特性的差异,对其内部缺陷实现了较为准确的定性。通过工厂大型锻件的实际检测,证明了该方法的可行性。     

火炮身管复杂缺陷检测仿真

针对火炮身管内复杂缺陷检测存在的问题,提出利用超声导波检测火炮身管中单一和非单一裂纹缺陷的检测方法.在不断改变各径向磨损量的情况下,分析导波的传播特性;结合Comsol有限元软件仿真,得出不同轴向位置的径向磨损尺寸与导波回波系数之间的多元关系式,设计了超声导波检测的定量方法.该检测可为火炮身管内部缺陷全面检测提供理论基础.     

中碳Cr-Ni-Mo钢靶试损伤原因分析

钢板的破坏形式往往反映钢板受力过程的作用机理,分析受力钢板不同的损伤原因,可以找出钢板性能上的不足或内部质量等缺陷,为钢板生产工艺的改进提供依据。中碳Cr-Ni-Mo钢板在100 mm曳光穿甲弹作用下发生损伤,检验钢板的金相组织和宏观低倍,并对钢板进行全厚度方向布氏硬度、化学成分原位分析。结果表明,钢板心部有明显的白亮带,白亮带上硬度偏低,存在成分负偏析,钢板心部分层是沿着白亮带扩展的。因此,钢板心部的白亮带是钢板中的薄弱环节,是钢板产生损伤的主要原因。