基于敲击法检测叶片脱层的模拟分析

发布时间：2017-10-04 03:27

  本文关键词：基于敲击法检测叶片脱层的模拟分析

  更多相关文章： 风机叶片 脱层 敲击法 碰撞持续时间 能量辐射系数 检测系统

【摘要】：本文综述了国内外关于叶片脱层检测的研究现状,着重对敲击法在叶片脱层检测方面进行了详细的阐述,并对该类方法进行了深入的研究。首先分析了局部敲击法检测脱层的原理:若叶片内部有脱层,缺陷处的刚度会下降,敲击应力持续时间将增加。依据此理论,采用有限元软件ANSYS中的动力学仿真模块LS-DYNA来模拟整个敲击过程,通过时间历程后处理(POST26)输出节点的加速度信号来模拟实际数字敲击锤检测的振动信息,接着用MATLAB对时历曲线进行截取来获得碰撞持续时间。其次将模拟的碰撞信号在时域和频域上进行了初步分析。在时域上若叶片内部存在脱层且位置较浅时,碰撞信号的振幅衰减速率比较慢,且较时域图脱层位置较深或者无脱层处在较长时间表现出较大的振幅;在频域上一阶频率值随着脱层深度的增加逐渐增加,并在一定范围内脱层深度与一阶频率值呈线性关系。随后研究了敲击应力时间与脱层厚度的对应关系,得出敲击有脱层与无脱层试件表面,应力持续时间不同;并且随着脱层深度变大,应力持续时间将减小,因此可以用应力持续时间来判别叶片内部是否有脱层及其具体深度,但脱层埋入位置不能超过敲击法可测得的最大深度。为了提高敲击法在实际中可以检测的最大脱层深度,从压电传感器的预埋位置和能量辐射系数两个方面进行改善,并依此拟定了一套新的碰撞方案,该方案能够明显提高脱层最大检测深度。最后用Microsoft SQL Sever来存储所有仿真结果,并基于C#创建用敲击法检测有无脱层及脱层厚度的判断系统,模拟给定敲击时间,得出有无脱层及脱层深度。
【关键词】：风机叶片 脱层 敲击法 碰撞持续时间 能量辐射系数 检测系统
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315;TP274
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 缩略词11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 研究背景及意义12
• 1.2 常见的脱层缺陷及成因12-14
• 1.2.1 生产缺陷12-13
• 1.2.2 运行疲劳缺陷13-14
• 1.3 国内外关于叶片脱层检测的研究状况14-17
• 1.3.1 无损检测技术应用于缺陷检测概述14-15
• 1.3.2 振动信号在材料无损检测中的应用15-16
• 1.3.3 敲击法中敲击力持续信号在脱层检测中的应用16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第二章 声振理论分析及建模依据19-26
• 2.1 模拟的加速度信号与实际电压之间的联系19-22
• 2.1.1 压电传感器和压电效应19-20
• 2.1.2 压电加速度传感器的简化力学模型20-22
• 2.2 局部敲击法的检测理论22-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 碰撞体系有限元模型的建立与仿真结果26-33
• 3.1 建模方法简介26-29
• 3.1.1 脱层缺陷的制作26
• 3.1.2 创建有限元模型26-29
• 3.2 仿真结果29-30
• 3.3 用MATLAB截取碰撞时间30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 有限元模拟结果及数据处理33-44
• 4.1 节点加速度信号时域对比33-34
• 4.2 节点加速度信号频谱分析34-38
• 4.2.1 FFT算法35-36
• 4.2.2 快速傅里叶变换分析结果36-38
• 4.3 应力持续时间作为判断脱层的特征参数38-42
• 4.3.1 敲击不同深度脱层处的仿真结果38-41
• 4.3.2 用损伤探测仪器测得的实验结果41-42
• 4.4 本章小结42-44
• 第五章 敲击方案优化44-53
• 5.1 压电传感器预埋位置优化44-45
• 5.2 碰撞参数对辐射应力波能量的影响45-50
• 5.2.1 碰撞速度对辐射应力波能量的影响45-46
• 5.2.2 碰撞锤直径对辐射应力波能量的影响46-47
• 5.2.3 锤身长度对辐射应力波能量的影响47
• 5.2.4 碰撞材料对辐射应力波能量的影响47-50
• 5.3 总结及优化冲击检测50-53
• 5.3.1 总结50-51
• 5.3.2 优化冲击方案后的检测效果51-53
• 第六章 敲击检测系统53-62
• 6.1 软件系统设计53-55
• 6.1.1 运行环境与开发工具53-54
• 6.1.2 处理流程54-55
• 6.2 建立数据库55-56
• 6.2.1 数据库基本表55
• 6.2.2 数据库的设计55
• 6.2.3 数据库组成范式55-56
• 6.3 软件各功能模块和界面设计56-61
• 6.3.1 系统管理模块56-59
• 6.3.2 数据库导入模块59
• 6.3.3 敲击检测界面59-61
• 6.4 本章小结61-62
• 第七章 总结与展望62-64
• 7.1 论文总结62-63
• 7.2 今后的研究工作63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 在学期间发表论文和科研成果68

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本文编号：968387