基于電磁激勵的焊縫裂紋紅外熱像檢測數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究.pdf

1、金屬焊縫裂紋一直是大型機(jī)械設(shè)備最危險(xiǎn)的缺陷之一，運(yùn)用無損檢測方法檢測缺陷是保障設(shè)備安全運(yùn)行的關(guān)鍵，電磁激勵紅外熱像技術(shù)是一種新型無損檢測技術(shù)，具有非接觸、便攜、效率高等優(yōu)點(diǎn)。本文針對焊縫表面裂紋缺陷，運(yùn)用電磁激勵紅外熱像法進(jìn)行檢測，通過理論分析、仿真模擬、試驗(yàn)驗(yàn)證以及裂紋識別算法研究，對紅外熱像圖上的異常溫度分布情況進(jìn)行分析，判斷裂紋的存在，對焊縫裂紋的檢測具有重要價(jià)值。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了電磁激勵紅外熱像法檢測焊縫

2、裂紋的基本理論，在電磁感應(yīng)理論與渦流效應(yīng)下，建立了焊縫裂紋的渦流場、溫度場數(shù)學(xué)模型，以及裂紋區(qū)域的渦流場、溫度場分布情況，并對影響感應(yīng)加熱效率的激勵參數(shù)做出了理論分析與指導(dǎo)。⑵運(yùn)用有限元仿真方法模擬了電磁激勵感應(yīng)加熱及對焊縫裂紋的檢測過程，在COMSOL有限元分析軟件上建立了電磁激勵檢測焊縫裂紋的模型，模擬了鋼板焊縫表面裂紋、近表面裂紋及無裂紋三種情況的熱傳導(dǎo)過程；通過改變表面裂紋的長、寬、高及方向，分析電磁激勵法在裂紋尺寸與形狀檢測方

3、面的規(guī)律；通過改變激勵線圈的激勵頻率與提離高度，說明激勵參數(shù)對裂紋表面溫度分布的影響；通過模擬不同的焊接結(jié)構(gòu)，說明電磁激勵熱像法的應(yīng)用范圍。⑶設(shè)計(jì)了電磁激勵熱像法檢測焊縫裂紋的試驗(yàn)系統(tǒng)，并搭建了試驗(yàn)平臺，包括激勵電源的控制，不同激勵線圈形狀與匝數(shù)的設(shè)計(jì)，不同焊接結(jié)構(gòu)和不同裂紋尺寸、方向的加工制作等。通過紅外熱像儀拍攝試驗(yàn)過程中試件表面的溫度變化，得到在不同變量下的檢測結(jié)果。⑷根據(jù)所拍攝的紅外熱像圖的表面溫度分布特性，提出了一種基于形態(tài)學(xué)