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应力状态下涂层结构内超声传播及检测分析

发布时间:2022-08-08 10:33
  增材制造核心技术及工业化应用对于推动智能制造,提升国家制造业创新能力具有重要意义。而如何准确量化增材制造技术成形后涂层内的残余应力,实现残余应力的精准无损检测是增材制造技术发展所面临的首要问题。本文为适应增材制造技术成形质量评估需求,在大量静载拉伸与压缩试验的基础上,以超声波无损检测为主要手段,结合等离子喷焊和激光熔覆等增材制造技术,研究了固体金属及其涂层结构材料内残余应力的超声波无损检测方法。主要包括以下研究内容:(1)分析金属及其涂层结构中材料分布及成形状态对超声各向异性传播过程的影响关系,基于声弹性理论,构建考虑金属及其涂层结构中材料分布、应力等因素的超声各向异性传播过程模型,提出了表征应力的参量(超声表观差值和超声表观线应变)和基于材料分布特性的应力-超声弹性系数。(2)设计残余应力场中的超声传播特性试验,结合等离子喷焊和激光熔覆技术及其它加工和热处理工艺制备了三种类型试件,并通过静载拉伸和压缩模拟试件内部残余应力分布状态;针对不同试件设定对应超声波检测参数,以试件中不同位置为标定,采集超声波信号(幅度和声程),提取出表征应力的参数(超声表观线应变),建立应力与超声表观线应变的... 

【文章页数】:75 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 涂层结构缺陷检测及质量评估研究
        1.2.2 应力场无损检测技术研究
    1.3 课题来源
    1.4 本文主要工作及论文结构安排
        1.4.1 论文的研究内容
        1.4.2 论文的结构
第二章 基于声弹性理论的应力-超声传播模型
    2.1 理论基础
        2.1.1 固体材料中超声波传播特性
        2.1.2 残余应力基本理论
        2.1.3 超声波检测的原理
    2.2 固体金属及其涂层材料中超声传播与应力关系
        2.2.1 一般固体弹性介质中应力-超声波传播模型
        2.2.2 含涂层结构固体金属材料中应力-超声波传播模型
    2.3 本章小结
第三章 残余应力场中超声传播特性试验
    3.1 应力-超声检测试验方案的设定
    3.2 应力-超声检测试验试件的设计与制备
        3.2.1 试验材料选用
        3.2.2 试件类型
    3.3 应力-超声检测试验
        3.3.1 应力-超声检测试验原理
        3.3.2 应力-超声检测试验参数设定
        3.3.3 试验数据采集及统计
    3.4 结果统计与分析
    3.5 本章小结
第四章 涂层结构中残余应力的超声检测方法
    4.1 金属及其涂层结构中残余应力的形成及危害
    4.2 理论模型与试验结果比较
    4.3 基于理论模型提出的两种方法
        4.3.1 含涂层结构材料的内应力超声无损检测方法
        4.3.2 单一材料中缺陷的超声无损检测的内应力影响修正方法
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】:
期刊论文
[1]激光增材制造产品缺陷及其处理技术研究现状[J]. 姚燕生,汪俊,陈庆波,丁晨,唐建平,葛张森.  激光与光电子学进展. 2019(10)
[2]激光增材制造钨铜复合材料[J]. 刘政泓,吕云卓,陆兴.  电工材料. 2018(05)
[3]大型送粉式激光增材制造成套设备设计与研究[J]. 刘仁洪,龚运环,王敏,陈波.  兵工自动化. 2018(10)
[4]残余应力涡流热成像无损检测技术及应用[J]. 刘录叶,邓淑文,杨随先.  无损检测. 2018(10)
[5]磁巴克豪森噪声技术在应力评估中的研究进展[J]. 蒋政培,凌张伟,王敏.  无损检测. 2018(08)
[6]形状记忆智能复合材料的发展与应用[J]. 蒋建军,胡毅,陈星,王林文,任恩毅,高新宇,邓国力.  材料工程. 2018(08)
[7]三类内应力之间的关系及其对疲劳的作用[J]. 白涛,何家文.  理化检验(物理分册). 2018(04)
[8]纳米增材制造[J]. 周伟民,闵国全.  微纳电子技术. 2018(03)
[9]激光熔丝增材制造丝材过渡状态的电磁振动监测方法[J]. 黄安国,刘博,郑增超,郭嘉琪,陈一元,庞盛永.  机械工程学报. 2018(02)
[10]磁测法检测残余应力的特点与适应性[J]. 郝晨,丁红胜.  物理测试. 2017(06)

博士论文
[1]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
[2]超声阵列层析成像检测方法研究[D]. 王浩全.中北大学 2011

硕士论文
[1]耐热性聚醚醚酮树脂的增材与减材复合制造关键技术研究[D]. 王鹏.山东大学 2018
[2]熔融增材与铣削减材复合加工研究[D]. 吕福顺.山东理工大学 2018
[3]45#钢铣削工艺参数对加工表面残余应力影响的研究[D]. 董情焱.兰州理工大学 2018
[4]基于TA-15钛合金基底NiCrAl涂层残余应力研究[D]. 张博.沈阳航空航天大学 2018
[5]板结构材料中超声兰姆波信号传播特性的理论与实验研究[D]. 张林文.上海大学 2017
[6]基于超声波的45钢淬硬层无损检测技术初探[D]. 石建城.安徽工业大学 2016
[7]微小构件残余应力分布的超声无损检测技术[D]. 刘帅.北京理工大学 2016
[8]涂层性能的超声无损检测与表征技术研究[D]. 林祺.北京理工大学 2015
[9]高速钢车刀淬火及深冷处理残余应力研究[D]. 董捷.浙江大学 2014
[10]激光钎焊CBN磨具关键技术研究[D]. 宋亚红.东北大学 2013



本文编号:3671351

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