PA-SAFT成像技术裂纹定量研究

发布时间：2017-09-23 17:16

  本文关键词：PA-SAFT成像技术裂纹定量研究

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【摘要】：裂纹定量对于保证构件安全运行具有重要意义,超声法对裂纹定量有明显优势。其中,相控阵超声技术(Phased Array Ultrasonic Technology, PAUT)具有声束动态可调、可达性好、检测效率高、缺陷成像直观等优点,已成为裂纹定量无损检测领域中的研究热点。但由于其聚焦焦柱覆盖范围有限,实际“盲检”进行裂纹高度定量的过程中,不易捕捉到裂纹尖端回波,导致裂纹漏检。合成孔径聚焦技术(Synthetic Aperture Focusing Technology, SAFT)与PAUT结合的PA-SAFT技术,可实现空间逐点聚焦,有助于精确确定裂纹尖端位置,从而实现裂纹精准定量。本课题采取模拟和实验相结合的研究方法,针对厚度55.00mmm碳钢试块中的埋藏和底面开口型裂纹,使用5MHz64阵元线阵换能器进行电子扫查,开展PAUT和PA-SAFT裂纹定量对比研究。主要研究内容如下：(1)对于透壁高度为10.00mm、8.00mm、4.00mm、2.00mm和1.00mm的埋藏型裂纹,通过确定PAUT和PA-SAFT成像中裂纹上、下尖端能量极大值位置实现裂纹定量。结果表明,对于倾角为0.00°的裂纹,PAUT(聚焦深度35mm)高度定量误差绝对值最大为0.15mm,PA-SAFT误差绝对值最大仅0.02mm；对于倾角0.00。、15.00°、30.00°、45.00°、60.00°和75.00°的裂纹进行角度定量,PAUT定量误差绝对值最大为12.05°,PA-SAFT误差绝对值最大为4.41°。(2)对于透壁高度为10.00mm、8.00mm、4.00mm、2.00mm和1.00mm的底面开口型裂纹,首先以倾角0.00°的裂纹为例,针对裂纹下尖端回波与底面回波发生混叠的问题,尝试采用最小能量法确定裂纹下尖端位置,从而实现裂纹定量。进一步对倾角15.00°、30.00°、45.00°、60.00°和75.00°的裂纹,使用-6dB法确定下尖端位置,从而实现裂纹角度定量。结果表明,对于倾角0.000的裂纹,PAUT(聚焦深度55mm)高度定量误差绝对值最大为0.13mm,且无法对高度1.00mm裂纹定量；PA-SAFT定量误差绝对值最大为0.05mm,对高度1.00mm裂纹的定量误差为0.02mm。对于倾角15.000、30.00°、45.00°、60.00°和75.00°的裂纹进行角度定量,PAUT定量误差绝对值最大为4.980,PA-SAFT误差绝对值最大为3.68°。
【关键词】：相控阵超声检测 PA-SAFT 裂纹 高度 倾斜角度
【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】：TG115.28
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 研究背景9
• 1.2 裂纹高度超声检测方法9-12
• 1.2.1 裂纹高度超声定量标准概述9-10
• 1.2.2 常规超声检测方法10-11
• 1.2.3 相控阵超声检测方法11-12
• 1.3 裂纹高度定量PA-SAFT检测方法12
• 1.4 PA-SAFT技术裂纹高度定量研究现状12-16
• 1.5 本文研究内容16-18
• 2 PAUT和PA-SAFT检测技术18-27
• 2.1 PAUT技术概述18-23
• 2.1.1 原理18-19
• 2.1.2 换能器阵列形式19-20
• 2.1.3 扫描模式20
• 2.1.4 显示模式20-22
• 2.1.5 聚焦方式及聚焦原理22-23
• 2.2 PA-SAFT技术概述23-26
• 2.2.1 原理23-24
• 2.2.2 算法及建模24-25
• 2.2.3 分辨率25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 3 研究条件及检测参数设置研究27-34
• 3.1 CIVA软件27
• 3.2 实验设备27-28
• 3.3 试块及缺陷28-30
• 3.3.1 埋藏型裂纹试块及缺陷28-29
• 3.3.2 底面开口型裂纹试块及缺陷29-30
• 3.4 PAUT聚焦参数设置研究30-32
• 3.5 PA-SAFT检测参数设置研究32-33
• 3.6 本章小结33-34
• 4 埋藏型裂纹定量检测对比研究34-45
• 4.1 PAUT定量研究34-38
• 4.1.1 不同透壁高度裂纹34-36
• 4.1.2 不同倾斜角度裂纹36-38
• 4.2 PA-SAFT定量研究38-43
• 4.2.1 不同透壁高度裂纹38-40
• 4.2.2 不同倾斜角度裂纹40-43
• 4.3 对比分析及讨论43-44
• 4.4 本章小结44-45
• 5 底面开口型裂纹定量检测对比研究45-59
• 5.1 PAUT定量研究45-51
• 5.1.1 不同透壁高度裂纹45-47
• 5.1.2 不同倾斜角度裂纹47-51
• 5.2 PA-SAFT定量研究51-57
• 5.2.1 不同透壁高度裂纹51-53
• 5.2.2 不同倾斜角度裂纹53-57
• 5.3 对比分析及讨论57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【共引文献】

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本文编号：906507