基于超声瑞利波的增材制造构件表面缺陷检测及装置研制
发布时间：2022-01-04 13:18
随着增材制造技术在各领域中的普及使用,其成形的金属构件的质量问题备受关注。材料表面完整性,尤其是表面裂纹等损伤缺陷,限制了关键金属增材制造构件在特定服役条件下的推广应用,因此如何对表面缺陷进行及时的检测和评价,是减少工业事故发生的有效途径。无损检测技术以其检测速度快、精度高、成本低、绿色健康等优点受到青睐,尤其是超声瑞利波以其能在材料表面长距离传播的特点,其波形信号中可包含大量材料表面信息,是材料表面力学性能无损评价的重要手段。本文基于瑞利波检测手段,通过最小反射法对增材制造试件表面不同深度的槽型缺陷进行定量表征,并研制了可以检测增材制造构件的超声扫查平台,为表面缺陷检测提供了新的表征手段。本文自主研发的检测仪器是多功能高精度的超声扫查平台,主要由机械结构、硬件配置和控制软件组成,主要使用的检测部件为水浸式平探头、DPR300发射接收仪,通过6台电机控制,可实现单/双探头C扫查、瑞利波、兰姆波等超声前沿方法的自动化构件表面缺陷检测功能。根据增材制造技术成形的不锈钢试件实际力学性能参数,建立了“液—固耦合”有限元仿真模型。根据増材制造技术成型的实际材料力学参数,取弹性模量为165GPa、...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声扫查平台1
第3章多功能高精度超声无损检测扫查平台设计与研究27图3.1超声扫查平台1图3.2超声扫查平台2X轴激光器1超声换能器1超声换能器2激光器2弧形齿轮1弧形齿轮2图3.3超声扫查平台33.2多功能高精度超声无损检测扫查平台的整体设计图3.4为本课题组研制的多功能高精度超声扫查平台的整体组成示意图，可将该仪器分为机械扫查装置、硬件配置与软件检测系统。机械扫查装置主要有：XYZ三维运动位移平台和精密检测装置；硬件配置主要有：运动控制模块和数据采集模块；软件控制系统分为运动控制系统软件和数据采集系统软件。
吉林大学硕士学位论文30图3.6多功能高精度超声扫查平台三维原理图精密检测部分是该试验台的核心装置，精密检测部分主要由对称布置的超声组、弧形导轨、盘式电机以及线轨和其他固定组件组成。其中超声组是由超声波探杆与超声波换能器，以及装置在超声波探杆内部连接超声换能器的连接线、探针等组成，连接线与探针用于在探杆内部传递信号，使得超声波信息从超声换能器传播到探杆尾部的BNC线，再由BNC线传递给DPR300，再由DPR300传递给电脑，进行数据采集。如图3.7所示，精密检测部分的对称式扫查装置可以分为两部分，一部分为固定检测装置，一部分为可移动式检测装置，这两部分装置的零件组成完全一致，其中固定检测装置通过机械结构固定于机架上，可移动式检测装置固定在线轨上，线轨固定在与固定检测装置相同的机架上，而固定检测装置与可移动式检测装置整体固定于Z轴上，可以用龙门结构的XYZ位移平台进行整体的移动。如图3.5、3.6所示，弧形导轨1、超声组1为可移动式检测装置，弧形导轨2、超声组2组成了固定检测装置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术及应用现状[J]. 黄常翼,冯阳. 黄冈职业技术学院学报. 2019(06)
[2]工件产品缺陷检测方法综述[J]. 周婷,陈祥红. 计算机产品与流通. 2019(11)
[3]三维（3D）打印应用发展探讨[J]. 郭中万. 南方农机. 2019(19)
[4]复合粘接结构脱粘缺陷全聚焦成像模拟及算法优化研究[J]. 范学腾,伏喜斌,黄学斌,钟舜聪,方波,林起本,唐长明. 机电工程. 2019(08)
[5]星驰恒动:航天3D打印助力智能制造[J]. 屈林,孟炜杰,高璐. 军民两用技术与产品. 2019(07)
[6]激光选区熔化成形装备的发展现状与趋势[J]. 王泽敏,黄文普,曾晓雁. 精密成形工程. 2019(04)
[7]激光增材制造在航空航天领域中的应用[J]. 贾玉梅. 新材料产业. 2019(07)
[8]Non-destructive Evaluation of Absolute Stress in Steel Members Using Shear-Wave Spectroscopy[J]. Liu Diankun,He Jingbo,Li Zuohua,Teng Jun. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2018(02)
[9]激光选区熔化设备发展现状与趋势[J]. 宋长辉,翁昌威,杨永强,王迪,李阳. 机电工程技术. 2017(10)
[10]面向高端装备制造业的高端制造装备需求趋势分析[J]. 张俊,卢秉恒. 中国工程科学. 2017(03)
博士论文
[1]基于激光声表面波的金属构件表面裂纹无损检测方法研究[D]. 刘永强.浙江大学 2018
[2]2A14铝合金厚板残余应力表征及消减工艺研究[D]. 董亚波.哈尔滨工业大学 2016
[3]残余应力超声无损检测与调控技术研究[D]. 宋文涛.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]基于FBG和声波技术的损伤检测技术研究[D]. 吴科科.南京航空航天大学 2017
[2]基于超声波法的钢结构构件应力检测方法研究[D]. 何京波.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3568409
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
超声扫查平台1
第3章多功能高精度超声无损检测扫查平台设计与研究27图3.1超声扫查平台1图3.2超声扫查平台2X轴激光器1超声换能器1超声换能器2激光器2弧形齿轮1弧形齿轮2图3.3超声扫查平台33.2多功能高精度超声无损检测扫查平台的整体设计图3.4为本课题组研制的多功能高精度超声扫查平台的整体组成示意图，可将该仪器分为机械扫查装置、硬件配置与软件检测系统。机械扫查装置主要有：XYZ三维运动位移平台和精密检测装置；硬件配置主要有：运动控制模块和数据采集模块；软件控制系统分为运动控制系统软件和数据采集系统软件。
吉林大学硕士学位论文30图3.6多功能高精度超声扫查平台三维原理图精密检测部分是该试验台的核心装置，精密检测部分主要由对称布置的超声组、弧形导轨、盘式电机以及线轨和其他固定组件组成。其中超声组是由超声波探杆与超声波换能器，以及装置在超声波探杆内部连接超声换能器的连接线、探针等组成，连接线与探针用于在探杆内部传递信号，使得超声波信息从超声换能器传播到探杆尾部的BNC线，再由BNC线传递给DPR300，再由DPR300传递给电脑，进行数据采集。如图3.7所示，精密检测部分的对称式扫查装置可以分为两部分，一部分为固定检测装置，一部分为可移动式检测装置，这两部分装置的零件组成完全一致，其中固定检测装置通过机械结构固定于机架上，可移动式检测装置固定在线轨上，线轨固定在与固定检测装置相同的机架上，而固定检测装置与可移动式检测装置整体固定于Z轴上，可以用龙门结构的XYZ位移平台进行整体的移动。如图3.5、3.6所示，弧形导轨1、超声组1为可移动式检测装置，弧形导轨2、超声组2组成了固定检测装置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术及应用现状[J]. 黄常翼,冯阳. 黄冈职业技术学院学报. 2019(06)
[2]工件产品缺陷检测方法综述[J]. 周婷,陈祥红. 计算机产品与流通. 2019(11)
[3]三维（3D）打印应用发展探讨[J]. 郭中万. 南方农机. 2019(19)
[4]复合粘接结构脱粘缺陷全聚焦成像模拟及算法优化研究[J]. 范学腾,伏喜斌,黄学斌,钟舜聪,方波,林起本,唐长明. 机电工程. 2019(08)
[5]星驰恒动:航天3D打印助力智能制造[J]. 屈林,孟炜杰,高璐. 军民两用技术与产品. 2019(07)
[6]激光选区熔化成形装备的发展现状与趋势[J]. 王泽敏,黄文普,曾晓雁. 精密成形工程. 2019(04)
[7]激光增材制造在航空航天领域中的应用[J]. 贾玉梅. 新材料产业. 2019(07)
[8]Non-destructive Evaluation of Absolute Stress in Steel Members Using Shear-Wave Spectroscopy[J]. Liu Diankun,He Jingbo,Li Zuohua,Teng Jun. Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics. 2018(02)
[9]激光选区熔化设备发展现状与趋势[J]. 宋长辉,翁昌威,杨永强,王迪,李阳. 机电工程技术. 2017(10)
[10]面向高端装备制造业的高端制造装备需求趋势分析[J]. 张俊,卢秉恒. 中国工程科学. 2017(03)
博士论文
[1]基于激光声表面波的金属构件表面裂纹无损检测方法研究[D]. 刘永强.浙江大学 2018
[2]2A14铝合金厚板残余应力表征及消减工艺研究[D]. 董亚波.哈尔滨工业大学 2016
[3]残余应力超声无损检测与调控技术研究[D]. 宋文涛.北京理工大学 2016
硕士论文
[1]基于FBG和声波技术的损伤检测技术研究[D]. 吴科科.南京航空航天大学 2017
[2]基于超声波法的钢结构构件应力检测方法研究[D]. 何京波.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3568409
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