基于激光热弹效应的机械零件表面缺陷检测方法研究
发布时间：2021-10-31 21:31
机械零件是组成机械和机器的不可分拆的基本单元,广泛地应用于航空航天、能源化工、交通运输、武器装备、生产设备等重要领域。机械零部件在服役的过程中会受到高温、高压、高负荷、腐蚀、辐射等恶劣环境影响,在零件表面或者内部产生缺陷损伤,如果不能及时有效的识别缺陷并采取必要的措施,缺陷会进一步发展最终导致零部件的失效。机械零件的失效严重降低了机械设备的稳定性和可靠性,甚至可能导致危险性高和破坏性大的事故,造成巨大的经济效益损失,危及人民生命安全。因此研究机械零件的故障诊断方法,实时评估其质量以及安全性能,确保机械设备的安全、可靠长期运行具有重要的理论意义与巨大的社会经济价值。论文依托国家自然科学基金项目“机械构件疲劳裂纹的激光超声检测新方法研究”（No.51375434）,开展基于激光热弹效应的机械零件表面缺陷检测方法研究。论文的主要研究内容与创新工作有:（1）分析了激光热弹效应的基本原理,建立基于激光热弹效应的激光超声模型,研究一种基于Romberg数值积分和De-Hoog数值反演的激光超声波场求解方法;建立典型的平板和圆柱类机械零件的激光超声全耦合有限元模型,研究激光超声有限元模型的显式求解方...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２自１９９５年至２０１８年相关文献数量分布情况??由于激光超声波检测缺陷时不同激发模式激发的超声波信号的传播特点以及应用场??
?第一章绪论??本论文的研究总体框架如图１．３所示。??第一章绪论??－－—?—?—?—?—－?＾?＾—?—?—?—?—?—?—?—?—?—??????????、??，＾二章机鮮件表面缺議激光声表面波測方＊、＇?产三章单点激賴式下机械零件表面缺ｆｔ、＇??［?ｊ?［?ＷＰＴ－ＳＶＤ识别方法研努．?｜??Ｐ＾ＰＴ－ＳＶＤ特征提取方法?小ｉ分析｜??激光激发超声波的基本原理?Ｉ??－ｐ?１－」?Ｉ??Ｉ??Ｉ?——＊?—?Ｉ??＾?＾?Ｉ?｜?参数?Ａｔ＊?ＴＯＦ??理论楔型?？显式有限元糢型?Ｉ?ｊ?Ｉ?ｉ??｜?「??＇?ｉ?！?Ｉ?缺陷深度＾?■缺陷位置??！?，Ｖ＿＿！?丨?‘?｜＿?，?Ｉ?＿??１?面扫描模式?线扫描糢式?单点激发模式——Ｊ?Ｈ?＋??＼?１?ｒ——?１——＾?１?／?＼?试验研究?ｊ??、?、??ｙ??广ｉ六章基于Ｓ－Ｆ－Ｗ分析的机械零件第五＃基于Ｆ－Ｗ分析的机械零件表、、广第四章线扫描激发模式下圆柱??丨缺陷激光面扫描检测方法研究?Ｉ?Ｉ面缺陷激光面扫描检测方法研究?Ｉ?ｉ机械零件表面缺陷检测方法研究Ｉ??！?Ｉ?ｍｉｌ法脖?Ｉ?ｉ?激光面扫，检赚?１１圆柱激光声表面波叠—虽ｉ??ＩＥ：?．?ｒ－??＾?１￣￣！??Ｉ?窗口尺寸及频率段优化?Ｉ?Ｉ?二维信号采集—？面扫描程序?丨Ｉ?Ｅ测位置优化?不同直径??一?ｒ?Ｍ?１?ｒ——１?ｋｊ?１——ｔ——｜??空间－频率－波数域缺陷?丨Ｉ?Ｉ?
激光线源的能量为ｌｍＪ每单位长度。本节将显式有限元模型的激光源设置为平??行于圆柱轴线的无限长线源，在圆柱轴向视为无哏长。此时圆柱表面激发的超声波场可以??简化在二维横截面中进行研究，如图２．３所示为线源激光作用于三维圆柱体和平板实体简??化为作用于二维横截面的过程。经过筒化，有限元模型的复杂程度和计算量将大大减小。??激光线源??（ａ）??激光线源??．／?激光线源｜??「气■??１?ｊ??（ｂ）??图２．３三维模型转化为二维横截面示意图（ａ）圆柱；（ｂ）平板??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空间-频率-波数法的梁中分层缺陷定量检测[J]. 何存富,李子明,刘增华,冯雪健,任捷,吴斌. 机械工程学报. 2019(06)
[2]一种基于激光超声的薄层金属材料厚度检测方法研究[J]. 刘永强,杨世锡,甘春标. 振动与冲击. 2018(12)
[3]圆管构件螺纹处缺陷的激光超声定位检测[J]. 李海洋,李巧霞,王召巴,潘强华. 激光与光电子学进展. 2018(10)
[4]激光瑞利波的时间依赖性探测表面缺陷深度[J]. 刘辉,郑宾,王召巴,郭华玲. 激光与红外. 2017(06)
[5]基于激光超声的低碳钢平均晶粒尺寸无损检测方法[J]. 殷安民,杨荃,何飞,王晓晨,董锋,王燕龙,束学道. 机械工程学报. 2017(02)
[6]利用激光超声技术研究金属裂纹缺陷的检测波特性[J]. 丁一珊,杨世锡,甘春标. 振动与冲击. 2015(14)
[7]一种损伤反射波波场可视化的改进方法[J]. 吴郁程,裘进浩,张超,朱孔军,季宏丽. 中国激光. 2014(03)
[8]复合材料层压板钻孔分层激光超声检测方法[J]. 周正干,孙广开,李征,陈秀成. 机械工程学报. 2013(22)
[9]激光超声技术测量高温下蓝宝石单晶的弹性模量[J]. 宋云飞,于国洋,殷合栋,张明福,刘玉强,杨延强. 物理学报. 2012(06)
[10]基于光热调制检测发动机叶片疲劳裂纹的激光声表面波方法[J]. 董利明,李加,倪辰荫,沈中华,倪晓武,陈建平,N.Chigarev,V.Tournat,V.Gusev. 中国激光. 2011(11)
本文编号：3468886
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２自１９９５年至２０１８年相关文献数量分布情况??由于激光超声波检测缺陷时不同激发模式激发的超声波信号的传播特点以及应用场??
?第一章绪论??本论文的研究总体框架如图１．３所示。??第一章绪论??－－—?—?—?—?—－?＾?＾—?—?—?—?—?—?—?—?—?—??????????、??，＾二章机鮮件表面缺議激光声表面波測方＊、＇?产三章单点激賴式下机械零件表面缺ｆｔ、＇??［?ｊ?［?ＷＰＴ－ＳＶＤ识别方法研努．?｜??Ｐ＾ＰＴ－ＳＶＤ特征提取方法?小ｉ分析｜??激光激发超声波的基本原理?Ｉ??－ｐ?１－」?Ｉ??Ｉ??Ｉ?——＊?—?Ｉ??＾?＾?Ｉ?｜?参数?Ａｔ＊?ＴＯＦ??理论楔型?？显式有限元糢型?Ｉ?ｊ?Ｉ?ｉ??｜?「??＇?ｉ?！?Ｉ?缺陷深度＾?■缺陷位置??！?，Ｖ＿＿！?丨?‘?｜＿?，?Ｉ?＿??１?面扫描模式?线扫描糢式?单点激发模式——Ｊ?Ｈ?＋??＼?１?ｒ——?１——＾?１?／?＼?试验研究?ｊ??、?、??ｙ??广ｉ六章基于Ｓ－Ｆ－Ｗ分析的机械零件第五＃基于Ｆ－Ｗ分析的机械零件表、、广第四章线扫描激发模式下圆柱??丨缺陷激光面扫描检测方法研究?Ｉ?Ｉ面缺陷激光面扫描检测方法研究?Ｉ?ｉ机械零件表面缺陷检测方法研究Ｉ??！?Ｉ?ｍｉｌ法脖?Ｉ?ｉ?激光面扫，检赚?１１圆柱激光声表面波叠—虽ｉ??ＩＥ：?．?ｒ－??＾?１￣￣！??Ｉ?窗口尺寸及频率段优化?Ｉ?Ｉ?二维信号采集—？面扫描程序?丨Ｉ?Ｅ测位置优化?不同直径??一?ｒ?Ｍ?１?ｒ——１?ｋｊ?１——ｔ——｜??空间－频率－波数域缺陷?丨Ｉ?Ｉ?
激光线源的能量为ｌｍＪ每单位长度。本节将显式有限元模型的激光源设置为平??行于圆柱轴线的无限长线源，在圆柱轴向视为无哏长。此时圆柱表面激发的超声波场可以??简化在二维横截面中进行研究，如图２．３所示为线源激光作用于三维圆柱体和平板实体简??化为作用于二维横截面的过程。经过筒化，有限元模型的复杂程度和计算量将大大减小。??激光线源??（ａ）??激光线源??．／?激光线源｜??「气■??１?ｊ??（ｂ）??图２．３三维模型转化为二维横截面示意图（ａ）圆柱；（ｂ）平板??２４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于空间-频率-波数法的梁中分层缺陷定量检测[J]. 何存富,李子明,刘增华,冯雪健,任捷,吴斌. 机械工程学报. 2019(06)
[2]一种基于激光超声的薄层金属材料厚度检测方法研究[J]. 刘永强,杨世锡,甘春标. 振动与冲击. 2018(12)
[3]圆管构件螺纹处缺陷的激光超声定位检测[J]. 李海洋,李巧霞,王召巴,潘强华. 激光与光电子学进展. 2018(10)
[4]激光瑞利波的时间依赖性探测表面缺陷深度[J]. 刘辉,郑宾,王召巴,郭华玲. 激光与红外. 2017(06)
[5]基于激光超声的低碳钢平均晶粒尺寸无损检测方法[J]. 殷安民,杨荃,何飞,王晓晨,董锋,王燕龙,束学道. 机械工程学报. 2017(02)
[6]利用激光超声技术研究金属裂纹缺陷的检测波特性[J]. 丁一珊,杨世锡,甘春标. 振动与冲击. 2015(14)
[7]一种损伤反射波波场可视化的改进方法[J]. 吴郁程,裘进浩,张超,朱孔军,季宏丽. 中国激光. 2014(03)
[8]复合材料层压板钻孔分层激光超声检测方法[J]. 周正干,孙广开,李征,陈秀成. 机械工程学报. 2013(22)
[9]激光超声技术测量高温下蓝宝石单晶的弹性模量[J]. 宋云飞,于国洋,殷合栋,张明福,刘玉强,杨延强. 物理学报. 2012(06)
[10]基于光热调制检测发动机叶片疲劳裂纹的激光声表面波方法[J]. 董利明,李加,倪辰荫,沈中华,倪晓武,陈建平,N.Chigarev,V.Tournat,V.Gusev. 中国激光. 2011(11)
本文编号：3468886
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