航空齿轮材料巴克豪森噪声检测系统设计及验证

发布时间：2017-07-27 10:16

  本文关键词：航空齿轮材料巴克豪森噪声检测系统设计及验证

  更多相关文章： 巴克豪森噪声 18Cr2Ni4WA 塑性变形 位错增殖

【摘要】：航空齿轮是航空发动机的关键零部件,使用过程中受交变载荷和剧烈冲击作用容易发生塑性变形,进而影响齿轮的使用性能。本文尝试使用巴克豪森噪声法检测塑性变形阶段的航空齿轮材料,并分析了塑性变形引起的材料特性改变对巴克豪森噪声信号的影响。本文首先基于电磁学理论,阐述了巴克豪森噪声信号产生机理及特性,并依据这些理论知识设计了一套符合要求的MBN检测系统,该检测系统分为硬件部分和软件部分。硬件部分包括信号发生器、功率放大电路、检测探头、信号调理电路、电源电路和采集卡;软件部分基于MATLAB编译环境,主要包括采集卡驱动、数据预处理和信号特征值提取,文中详细介绍了各部分的设计过程。随后使用该检测系统对航空齿轮常用材料18Cr2Ni4WA钢进行检测,研究该材料塑性变形阶段巴克豪森噪声信号变化特性并分析其原因。最后设计试验,使用X射线衍射法和金属磁记忆法对巴克豪森噪声法获得的结果进行对比、验证和补充。试验结果表明,本系统检测塑性变形阶段18Cr2Ni4WA钢的最优激励参数为300mV、60Hz。巴克豪森噪声信号特征值随试件塑性变形量的增加,呈现递减的趋势,这主要是由塑性变形造成的位错增殖和残余应力共同作用引起的,由X射线衍射法对比可知,位错增殖产生的钉扎效应对巴克豪森噪声信号的影响占主导地位。相对于巴克豪森噪声信号的峰峰值和均方根,振铃数对材料塑性变形的敏感度更高,相关性更好,是检测材料塑性变形的最优特征值。金属磁记忆法测得磁记忆信号法向分量Hp(y)值过零点位置随着试件塑性变形量的增大向试件最终断裂位置趋近,并且磁场梯度|K|值在试件刚进入塑性变形阶段时取得最大值,随后迅速下降,直至趋于平稳。金属磁记忆法和巴克豪森噪声法的试验结果有很大的相似性和互补性,可以综合两者对航空齿轮进行检测。
【关键词】：巴克豪森噪声 18Cr2Ni4WA 塑性变形 位错增殖
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V232.8
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题研究背景及意义8-9
• 1.2 巴克豪森噪声法9
• 1.3 巴克豪森噪声法国内外研究现状9-10
• 1.4 论文的主要研究内容10-11
• 第2章 巴克豪森检测方法原理11-20
• 2.1 磁畴理论11
• 2.2 磁化理论11-14
• 2.3 巴克豪森噪声产生机理及特性14-16
• 2.4 塑性变形对巴克豪森噪声信号的影响16-17
• 2.5 影响巴克豪森噪声信号的其他因素17-19
• 2.6 本章小结19-20
• 第3章 MBN检测系统硬件设计20-39
• 3.1 MBN检测系统硬件整体结构20-21
• 3.2 信号发生器21
• 3.3 功率放大电路21-24
• 3.4 检测探头的设计24-30
• 3.4.1 磁化器的设计24-25
• 3.4.2 基于ANSYS的磁化器磁场有限元仿真25-27
• 3.4.3 接收线圈的设计27-30
• 3.5 信号调理电路30-34
• 3.6 电源电路34-37
• 3.7 采集卡37-38
• 3.8 本章小结38-39
• 第4章 MBN检测系统软件设计39-49
• 4.1 软件总体介绍39
• 4.2 巴克豪森噪声信号采集程序39-43
• 4.3 数据预处理43-47
• 4.4 巴克豪森噪声信号特征值提取47-48
• 4.4.1 峰峰值47
• 4.4.2 均方根47-48
• 4.4.3 振铃数48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 MBN检测系统试验研究49-65
• 5.1 试件及拉伸特性49-51
• 5.2 MBN检测系统激励参数优化51-54
• 5.3 试件残余应力MBN检测54-59
• 5.3.1 试验设计54
• 5.3.2 试验结果及分析54-57
• 5.3.3 相关性分析57-59
• 5.4 X射线衍射法应力检测分析59-61
• 5.5 金属磁记忆法应力分析61-64
• 5.6 本章小结64-65
• 第6章 总结及展望65-68
• 6.1 工作总结65-66
• 6.2 工作展望66-68
• 参考文献68-71
• 发表论文和参加科研情况说明71-72
• 致谢72-73

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本文编号：580908