基于AATT法相控阵超声检测裂纹高度定量误差研究

发布时间：2017-09-22 13:48

  本文关键词：基于AATT法相控阵超声检测裂纹高度定量误差研究

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【摘要】：裂纹类缺陷是焊接部件及零部件常常存在的缺陷。因为带有尖锐边缘,所以危害性极大。其高度方向的缺陷尺寸直接决定着工件的疲劳强度和使用寿命,应优先进行严格的检测和控制。鉴于提高裂纹高度定量精度对保证构件安全可靠性至关重要,现有的常规超声检测技术存在检测结果不直观且检测效率低等局限,而相控阵超声检测技术凭借独有的聚焦偏转能力、多视图成像和快速全体积扫查的优点开始被广泛应用在缺陷定量检测中。本文结合相关文献,从实验及数值模拟两方面,采用一维线阵相控阵探头,开展了AATT(绝对传播时间法)法裂纹高度定量的研究,分析了探头参数、楔块参数及检测状态等对最终定量结果的影响。主要研究工作如下：(1)采用扇形扫查结合A扫检测底面开口裂纹缺陷,显示裂纹上下尖端成像；并根据扇扫特点,选取AATT法进行裂纹高度定量。(2)选取3.5MHz线阵探头,以厚度55mm碳钢试块中不同高度的底面垂直切槽仿制底面开口裂纹作为研究对象,针对楔块的声速、倾角、第一晶片高度偏差开展参数影响研究,得到以下结论。处在相同聚焦深度下,激发阵元数越多,因声束能量分散带来的定量偏离误差小；对相同阵元数,焦点设置越接近裂纹尖端位置,高度定量偏差也越小。采用横波检测时,通过控制楔块声速偏差在±100m/s,可以将裂纹高度偏差控制在±0.25mmm；相比之下,纵波检测时,通过控制纵波声速偏差在±100m/s,可以将高度偏差控制在±0.20mm。通过控制楔块角度变化范围在±1°时,可以将缺陷高度偏差限制在±0.2mm。控制第一晶片高度设置偏差在±1.0mm,可以控制裂纹高度偏差在±0.1mm。(3)分析了试块声速测量偏差对缺陷高度定量的影响,其中对横波来说,对碳钢试块底面开口裂纹的高度定量,材料声速偏差±100m/s,裂纹的高度偏差约为±0.3mm,相比较而言,纵波的声速误差对高度定量结果影响小,约为±0.13mm。(4)研究了系统计算精度和检测状态对裂纹高度定量的影响。结果表明,较小的角度分辨率更有利于裂纹高度定量；对较长声程的检测,需要采用更大的采样点数。相同检测条件下,对称的检测角度对高度定量没有很大影响；而从靠近缺陷表面OD(Outside Defect)侧与远离缺陷表面ID(Inside Defect)侧分别进行检测发现,OD侧的高度定量结果会偏小；ID侧的高度定量结果会偏大。
【关键词】：相控阵超声 绝对传播时间法 裂纹高度定量 定量误差
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.285
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 裂纹高度定量超声检测研究现状11-19
• 1.2.1 常用的裂纹高度定量超声检测方法11-12
• 1.2.2 相控阵超声裂纹高度定量研究现状12-19
• 1.3 课题研究内容19-20
• 2 相控阵超声检测技术原理20-26
• 2.1 超声相控阵检测原理概述20-21
• 2.2 相控阵超声的声束控制21-23
• 2.3 相控阵超声的视图显示23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 相控阵超声裂纹高度定量分析26-35
• 3.1 AATT法基本原理26-27
• 3.2 AATT法结合扇扫图高度定量27
• 3.3 影响裂纹高度定量的参数理论分析27-33
• 3.3.1 纵向分辨力28-29
• 3.3.2 影响纵向分辨力的影响因素29-33
• 3.4 主要研究的影响参数33-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 相控阵超声裂纹定高参数影响研究35-65
• 4.1 实验系统及模拟软件信息35-36
• 4.2 探头参数对裂纹定高的影响36-44
• 4.2.1 数值模拟37-39
• 4.2.2 实际检测39-44
• 4.3 楔块参数对裂纹定高的影响44-52
• 4.3.1 楔块声速44-48
• 4.3.2 楔块倾角48-50
• 4.3.3 第一阵元晶片高度50-52
• 4.4 试块声速52-56
• 4.5 检测状态对裂纹定高的影响56-64
• 4.5.1 角度分辨率及采样点数56-60
• 4.5.2 检测面及检测方向60-64
• 4.6 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-69
• 致谢69-70

【参考文献】

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1 谈洋;超声相控阵裂纹定量检测有限差分法数值模拟[D];大连理工大学;2013年

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本文编号：901176