激光超声非接触式高温金属厚度检测技术研究
发布时间：2021-10-05 09:45
腐蚀是化工、石化、炼油等过程装备的主要失效方式之一,锅炉、压力容器、压力管道等承压特种设备的腐蚀状况监控,主要通过厚度检测完成。常规超声检测技术受被测物形状及温度影响,存在一定局限性,并且由于目前检测手段的限制,一般需要停工检验。激光超声检测技术可实现对超声信号的非接触式激发与接收,针对高温条件及复杂测量环境具有一定应用价值。本文主要介绍了一种基于激光超声的非接触式高温金属厚度检测技术,通过理论分析、有限元仿真、实验分析进行研究。在理论分析部分,对激光激励产生超声波的机制以及纵波在材料中的传播规律进行了介绍,分析了温度变化对纵波传播速度的影响,并且对纵波的光学探测方法进行了简要说明。在有限元仿真部分,介绍了有限元仿真的基本原理,并且分析了材料参数、激光参数、网格划分等因素对仿真效果的影响。在不同温度下分别对不同厚度的金属材料进行有限元仿真,通过绘制仿真波形的上下包络线获得了纵波沿模型厚度方向传播的时间,并且根据理论分析中不同温度下的纵波波速计算出了模型的仿真厚度,仿真厚度与实际厚度基本一致,为实验分析提供了依据。在实验分析部分,分别对不同温度下不同厚度的金属试件进行激光超声实验,获得了...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光均匀辐照模型
图 2. 2 激光局部辐照模型当一维模型中只有部分表面被辐照时，如图2.2所示，在未被辐照的区域就会产生横向约束[42]。在这种情况下，应力zz 与应变zz 的关系表示为： 23BTzzzz （2.15）式中， 为拉梅常数， 为剪切模量， B (23) 为体积模量。当材料表面没有垂直方向的外部约束时，即 (z0)0zz ，那么由式（2.15）可得表面的非零应变zz 为： 23BT(z0)zz （2.16）若温升区域的深度为 z
（2.21）图 2. 3 正交力偶材料中某一点的热膨胀由三个正交力偶组成，如图2.3所示，偶极子的强度等于应力与体积的乘积[45]，可表示为：DDDBV112233 （2.22）图 2. 4 膨胀中心在表面上的力偶极子当膨胀中心位于材料表面时，垂直于表面方向的净应力为零，即 0(i1,2,3)i3 。若z 方向上热弹激光源的厚度为零，则 D033 ，只存在水平偶极子11D 与22D ，如图2.4所示。通常情况下，热弹激光源存?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于柔顺机构拓扑优化的改进Sigmoid插值函数[J]. 高松松,田怀文,高智勇. 机械制造. 2018(10)
[2]基于特征线法和小波分析法的输油管道泄漏检测与定位[J]. 宋波凯,魏凯,刘彦丰,田昭宇,孙曙明. 精细石油化工进展. 2018(04)
[3]超声导波检测技术的发展、应用与挑战[J]. 何存富,郑明方,吕炎,邓鹏,赵华民,刘秀成,宋国荣,刘增华,焦敬品,吴斌. 仪器仪表学报. 2016(08)
[4]斜入射激光超声体波声场的实验研究[J]. 马健,赵扬,孙继华,张振振. 强激光与粒子束. 2015(09)
[5]电磁超声检测中高温对横波声速的影响[J]. 虞雪芬,叶凌伟,夏立. 轻工机械. 2015(04)
[6]管道壁厚及焊缝缺陷激光超声检测技术[J]. 杨依光,赵锋,王飞,焦书浩. 油气储运. 2015(07)
[7]互相关法在测试地下输液(气)管裂损位置中的研究与应用[J]. 张月强. 机械制造与自动化. 2015(01)
[8]超声波检测中的小波降噪[J]. 刘锐,胡铁华,靳倩倩,张晓军. 机电产品开发与创新. 2015(01)
[9]无损检测技术应用于锅炉压力容器检验的技术研究[J]. 孙政. 电子制作. 2015(02)
[10]铝材管道管壁厚度对激光超声信号影响的探究[J]. 王贵鑫,严刚,关建飞. 激光技术. 2014(02)
博士论文
[1]功能梯度材料中激光超声波频域特性的研究[D]. 洪轲.南京理工大学 2012
[2]层状材料的激光超声有限元模拟和神经网络方法反演材料参数的研究[D]. 许伯强.南京理工大学 2004
[3]激光超声技术及其应用研究[D]. 何存富.清华大学 1995
硕士论文
[1]一类双三次有理样条分形插值及其在图像处理中的应用[D]. 王航雨.山东大学 2017
[2]适用于不同类型样品检测的激光声表面波技术及系统研究[D]. 李婷婷.天津大学 2016
[3]小波降噪在结构损伤识别中的应用[D]. 陈侨.华中科技大学 2015
[4]m序列及其采样序列互相关特性研究[D]. 徐立平.解放军信息工程大学 2015
[5]小波变换在图像处理中的应用研究[D]. 王毅.西安电子科技大学 2015
[6]激光超声无损检测技术研究[D]. 程琳.电子科技大学 2007
本文编号：3419489
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
激光均匀辐照模型
图 2. 2 激光局部辐照模型当一维模型中只有部分表面被辐照时，如图2.2所示，在未被辐照的区域就会产生横向约束[42]。在这种情况下，应力zz 与应变zz 的关系表示为： 23BTzzzz （2.15）式中， 为拉梅常数， 为剪切模量， B (23) 为体积模量。当材料表面没有垂直方向的外部约束时，即 (z0)0zz ，那么由式（2.15）可得表面的非零应变zz 为： 23BT(z0)zz （2.16）若温升区域的深度为 z
（2.21）图 2. 3 正交力偶材料中某一点的热膨胀由三个正交力偶组成，如图2.3所示，偶极子的强度等于应力与体积的乘积[45]，可表示为：DDDBV112233 （2.22）图 2. 4 膨胀中心在表面上的力偶极子当膨胀中心位于材料表面时，垂直于表面方向的净应力为零，即 0(i1,2,3)i3 。若z 方向上热弹激光源的厚度为零，则 D033 ，只存在水平偶极子11D 与22D ，如图2.4所示。通常情况下，热弹激光源存?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于柔顺机构拓扑优化的改进Sigmoid插值函数[J]. 高松松,田怀文,高智勇. 机械制造. 2018(10)
[2]基于特征线法和小波分析法的输油管道泄漏检测与定位[J]. 宋波凯,魏凯,刘彦丰,田昭宇,孙曙明. 精细石油化工进展. 2018(04)
[3]超声导波检测技术的发展、应用与挑战[J]. 何存富,郑明方,吕炎,邓鹏,赵华民,刘秀成,宋国荣,刘增华,焦敬品,吴斌. 仪器仪表学报. 2016(08)
[4]斜入射激光超声体波声场的实验研究[J]. 马健,赵扬,孙继华,张振振. 强激光与粒子束. 2015(09)
[5]电磁超声检测中高温对横波声速的影响[J]. 虞雪芬,叶凌伟,夏立. 轻工机械. 2015(04)
[6]管道壁厚及焊缝缺陷激光超声检测技术[J]. 杨依光,赵锋,王飞,焦书浩. 油气储运. 2015(07)
[7]互相关法在测试地下输液(气)管裂损位置中的研究与应用[J]. 张月强. 机械制造与自动化. 2015(01)
[8]超声波检测中的小波降噪[J]. 刘锐,胡铁华,靳倩倩,张晓军. 机电产品开发与创新. 2015(01)
[9]无损检测技术应用于锅炉压力容器检验的技术研究[J]. 孙政. 电子制作. 2015(02)
[10]铝材管道管壁厚度对激光超声信号影响的探究[J]. 王贵鑫,严刚,关建飞. 激光技术. 2014(02)
博士论文
[1]功能梯度材料中激光超声波频域特性的研究[D]. 洪轲.南京理工大学 2012
[2]层状材料的激光超声有限元模拟和神经网络方法反演材料参数的研究[D]. 许伯强.南京理工大学 2004
[3]激光超声技术及其应用研究[D]. 何存富.清华大学 1995
硕士论文
[1]一类双三次有理样条分形插值及其在图像处理中的应用[D]. 王航雨.山东大学 2017
[2]适用于不同类型样品检测的激光声表面波技术及系统研究[D]. 李婷婷.天津大学 2016
[3]小波降噪在结构损伤识别中的应用[D]. 陈侨.华中科技大学 2015
[4]m序列及其采样序列互相关特性研究[D]. 徐立平.解放军信息工程大学 2015
[5]小波变换在图像处理中的应用研究[D]. 王毅.西安电子科技大学 2015
[6]激光超声无损检测技术研究[D]. 程琳.电子科技大学 2007
本文编号：3419489
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