基于脈沖渦流熱成像的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測(cè)方法研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)因具有強(qiáng)度高、材質(zhì)均勻、塑性和韌性好等良好的物理性能而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、橋梁、建筑等多個(gè)領(lǐng)域，應(yīng)力狀態(tài)是鋼結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測(cè)是維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)良好性能的有力工具，對(duì)于預(yù)防安全事故的發(fā)生具有重要意義。為了推動(dòng)應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展，本文提出了一種基于脈沖渦流熱像技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測(cè)方法，通過(guò)理論分析、仿真模擬、算法研究以及試驗(yàn)驗(yàn)證，分析了脈沖渦流激勵(lì)下鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力信息與加熱溫度信息之間的內(nèi)在關(guān)系，研究了鋼結(jié)

2、構(gòu)在脈沖渦流激勵(lì)下的應(yīng)力檢測(cè)方法，對(duì)于推動(dòng)紅外熱像檢測(cè)技術(shù)在應(yīng)力檢測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容如下四個(gè)部分：
　　1)概述脈沖渦流紅外熱像檢測(cè)的基本原理，運(yùn)用力學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)等相關(guān)理論，研究影響鋼結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)加熱的因素，并對(duì)各因素進(jìn)行理論分析，通過(guò)研究脈沖渦流激勵(lì)下應(yīng)力與加熱溫升的內(nèi)在聯(lián)系，建立應(yīng)力場(chǎng)、電磁場(chǎng)和溫度場(chǎng)三場(chǎng)之間的理論模型,并分析了其他影響加熱溫升的因素；介紹了渦流激勵(lì)裝置的激勵(lì)探頭設(shè)計(jì)理

3、論，研究并提出了一種將通電線圈繞在 U型磁芯上進(jìn)行感應(yīng)加熱的激勵(lì)探頭，該激勵(lì)探頭通過(guò)參數(shù)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)較均勻加熱的功能。
　　2）建立了有限元數(shù)值仿真模型，研究了條狀磁芯及其線圈的尺寸參數(shù)對(duì)加熱溫度分布的影響，確定了激勵(lì)探頭的尺寸和激勵(lì)參數(shù)，設(shè)計(jì)了完整的激勵(lì)探頭模型，并對(duì)其加熱效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)；研究了力熱耦合的仿真方法，構(gòu)建了力熱耦合仿真計(jì)算模型；建立了脈沖渦流激勵(lì)0.2s時(shí)被測(cè)區(qū)應(yīng)力與被測(cè)區(qū)平均溫升的關(guān)系，仿真研究了鋼板厚度變化對(duì)加

4、熱溫升的影響規(guī)律。
　　3）根據(jù)電磁感應(yīng)加熱過(guò)程中鋼結(jié)構(gòu)表面溫度隨時(shí)間變化的特性，提出了一種基于時(shí)間-溫升變化規(guī)律的應(yīng)力檢測(cè)方法，并以仿真數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了以應(yīng)力、加熱時(shí)間及該時(shí)刻對(duì)應(yīng)溫升為變量的應(yīng)力檢測(cè)方程。選取某時(shí)刻及其對(duì)應(yīng)的被測(cè)區(qū)域平均溫升，即可根據(jù)應(yīng)力檢測(cè)方程求得被測(cè)區(qū)域的應(yīng)力值，并可通過(guò)多次求解綜合評(píng)估的方法減小因非應(yīng)力因素所造成的誤差。
　　4）搭建試驗(yàn)平臺(tái)，以 Q235鋼板為研究對(duì)象設(shè)計(jì)了試驗(yàn)方案，通過(guò)處理分析