基于空耦超声导波的粘接结构检测技术研究

发布时间：2017-12-21 10:24

  本文关键词：基于空耦超声导波的粘接结构检测技术研究　出处：《西南交通大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：现今,粘接结构在诸如航空航天制造、汽车制造等行业中起着重要的作用,它使多层同种或不同材料粘接结合成一个统一的受力结构,常常成为工业部件的重要组成部分。同时相应的无损检测方法也不断被提出,以保持组件的质量。超声波检测技术目前广泛应用于粘接结构的检测当中。但在使用常规超声检测时,这项技术存在存在一定的局限性,超声检测通常必须人工操作,难以实现智能化,同时必须使用耦合剂,一些耦合剂的使用可能会对某些特殊材料产生危害。在工业制造的生产线的检验过程中,这些局限会严重影响整个生产线检测的速度。为了解决这些限制,进行了空气耦合超声导波技术在粘接结构得应用研究。由于空耦超声检测是一个真正意义上的非接触式测试方法,以空气为媒介耦合,去除了耦合剂的使用这一步骤,因此该新型的耦合技术加快了检测速率,使工业检测智能化成为可能。但是如何使用空气耦合超声导波检测技术对粘接结构进行缺陷检测,仍是汽车工业中的一个难题。本文通过实验证明了该技术对粘接结构检测的可行性,并对影响检测结果的相关因素进行仿真分析,找到如最佳检测模式、入射角以及传感器与被检试件间距离等具体环境中合适的粘接结构检测条件。本文采用有限元仿真模拟与真实空气耦合设备检验相结合的方式对空气耦合超声技术在粘接结构中的应用进行了研究。仿真过程中,首先利用超声检测仿真软件CIVA计算得到单铝板和两种粘接结构的色散曲线,以分析在被检试件中产生的不同模式的导波特性。再通过COMSOL仿真模拟空耦超声导波检测的过程,以观测检测过程中发生的物理现象。在COMSOL仿真阶段,先通过对参考模型的建立与对比分析,得到正确的空耦检测模型,并在单铝板结构中进行了测试。再使用200kHz普通探头对理论粘接结构进行检测,研究在该条件下入射角、传感器和被检试件间距离对接收信号的影响,从而找到最佳的检测条件。在最佳检测条件下,接收器接收到的信号清晰,幅值最大。通过同样的仿真模型,再次得到了500kHz聚焦探头对实际粘接结构进行导波检测的最佳检测条件,并在实际测试中,使用同样的500kHz聚焦探头对粘接结构的检测,将所得结果与仿真结果对比,通过对比结果,证明了仿真模型的正确性以及空耦超声导波检测技术可在粘接结构中产生可被观测的检测信号。之后通过针对两个不同粘接结构中不同缺陷的检测仿真模拟,将接收信号与此前无缺陷的信号对比分析,接收信号的相关变化证明了缺陷会对粘接结构中的导波产生影响,导致接收信号的相位、幅度以及模式发生变化。通过以上仿真和试验,证明了空气耦合超声导波检测技术具有检测粘接结构缺陷的能力。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB559

【参考文献】

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1 陈友兴;王召巴;赵霞;金永;;固体火箭发动机封头界面粘接相控阵超声检测技术可行性研究[J];固体火箭技术;2008年04期

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本文编号：1315707