铝合金残余应力状态涡流检测研究

发布时间：2023-02-06 15:20

　　铝合金作为制造业中应用最广泛的有色金属结构材料,在航空航天、船舶制造、高速铁路、汽车工业等支柱产业中具有重要地位。在机械加工与日常使用过程中,外力与温度变化引起的不均匀弹塑性变形会在铝合金结构内部产生残余应力。残余应力的定量检测关系到结构的健康安全。对于拉伸残余应力而言,其定量检测结果是预防结构失效,预测结构寿命的重要依据;对于压缩残余应力而言,其定量检测结果可用于喷丸等表面处理的质量控制。目前,常用的残余应力检测方法主要包括盲孔法、X射线衍射法、中子衍射法、超声波法和磁测法,这些方法在使用上存在很大的局限性,因此有必要研究一种非破坏性、方便快捷并且安全可靠的非铁磁性材料残余应力检测方法。近几年来,国内外研究人员基于压阻效应开展了一系列关于金属材料残余应力涡流检测的研究。然而,目前的研究尚不能确定完整的残余应力状态。本文基于该研究现状,对铝合金残余应力状态涡流检测开展深入研究。本文通过三维有限元数值模拟和单向拉伸实验,研究涡流响应与应力状态之间的关系。首先,设计并绕制方向性探头,同时构建实验系统。其次,建立涡流检测的三维有限元仿真模型,通过数值模拟得到涡流响应与单向电导率相对变化量之间...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 残余应力及其检测方法概述
        1.2.1 残余应力的形成及影响
        1.2.2 常用残余应力检测方法
    1.3 涡流检测技术概述
        1.3.1 涡流检测的基本原理及特点
        1.3.2 涡流检测的趋肤效应
    1.4 残余应力状态涡流检测研究现状
        1.4.1 国内外研究现状
        1.4.2 国内外研究存在的主要问题
    1.5 本文研究内容
第二章 铝合金残余应力状态涡流检测的物理基础与研究方案
    2.1 铝合金残余应力状态涡流检测的物理基础
        2.1.1 压阻效应
        2.1.2 胡克定律
        2.1.3 铝合金的电各向异性
    2.2 铝合金残余应力状态涡流检测的技术路线
    2.3 铝合金残余应力状态涡流检测的研究方案
        2.3.1 方向性探头设计
        2.3.2 涡流响应精确测量方案
        2.3.3 涡流检测三维数值模拟方法
        2.3.4 残余应力状态快速反演与成像方案
第三章 各向异性材料涡流场有限元分析
    3.1 涡流分析的数学表述
        3.1.1 麦克斯韦方程组
        3.1.2 涡流分析的A,V-A表述
        3.1.3 涡流分析的A_r,V-A_r表述
    3.2 电磁场有限元分析
        3.2.1 电磁场有限元分析概述
        3.2.2 涡流分析的数值实现
    3.3 界面条件与边界条件
第四章 铝合金涡流响应与应力状态关系的研究
    4.1 方向性探头与实验系统
        4.1.1 方向性探头
        4.1.2 实验系统
    4.2 单向电导率变化对涡流响应的影响
        4.2.1 仿真模型及网格划分
        4.2.2 涡流响应与单向电导率相对变化量的关系
    4.3 单向应力应变对涡流响应的影响
        4.3.1 拉伸试件
        4.3.2 涡流响应与单向应力应变的关系
    4.4 单向电导率相对变化量与单向应变的关系
    4.5 涡流响应—应力状态平面的建立
        4.5.1 仿真模型及网格划分
        4.5.2 涡流响应平面的建立
        4.5.3 主应力方向的识别
第五章 铝合金残余应力状态涡流检测快速反演与成像的研究
    5.1 铝合金残余应力状态涡流检测的实验研究
        5.1.1 检测试件
        5.1.2 实验方案与结果
    5.2 铝合金残余应力状态的快速反演与成像
第六章 总结与展望
    6.1 本文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢



本文编号：3736147