基于电磁激励红外热成像技术的金属构件无损检测

发布时间：2017-08-01 17:05

  本文关键词：基于电磁激励红外热成像技术的金属构件无损检测

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【摘要】：当今是追求品质的世纪,产品的品质将是未来发展的主题。掌握先进的无损检测技术将在激烈的竞争中处于领先地位,它从另一个侧面也反映一个国家工业的发展水平。本文研究内容是这中背景提出的新型检测方法-基于电磁激励的红外热成像金属构件的亚表无损检测方法。该技术运用红外热成像技术和电涡流加热技术检测试件亚表面缺陷,与以往的检测方法相比,这种新的检测方法在效率、精度和操作上都有很大的优势。本文利用有限元仿真和实验分析两种手段,对含缺陷金属试件在感应激励加热中不同反应参数进行研究。运用COMSOL多物理场分析软件,分别对加热过程中磁场和磁-热耦合场建模分析,并采用对比的手法建立亚表面裂纹和无缺陷试件数学计算模型、边界条件和初始值,并给出不同深度缺陷形式下感生电流密度场的分度形式和电磁—热耦合温度场分布形式,同时利用讨论后的分析参数模拟激励时的检测结果,判断磁隙、激励频率以及激励时间对缺陷可能的影响。用PC、交流激励源、热像仪、线圈等搭建感应激励热像无损检测系统,对六组不同缺陷进行测试,并且利用数字图像处理技术对采集到的红外热图像进行处理。实验结果表明感应激励红外热像检测可以成功应用于金属材料亚表面裂纹的检测,解决无损检测技术在亚表面探伤方面的难题。
【关键词】：无损检测 电磁激励 红外热成像 COMSOL Multiphysics4.3 图像处理
【学位授予单位】：江苏理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 课题研究的背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 本论文的主要工作和研究内容10-11
• 1.4 本章小结11-12
• 第二章 电磁激励中磁场分析12-29
• 2.1 电磁感应现象分析12-13
• 2.2 磁场数学建模13-19
• 2.2.1 基于磁势矢量的分析13-17
• 2.2.2 边界条件分析17-19
• 2.3 基于COMSOL的磁场分析19-28
• 2.3.1 磁场分析问题描述19-21
• 2.3.2 磁隙仿真结果分析21-22
• 2.3.3 电流频率仿真结果分析22-25
• 2.3.4 激励时间仿真结果分析25-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 基于COMSOL的电磁—热耦合场的仿真分析29-40
• 3.1 耦合场分析29
• 3.1.1 耦合场分析方法29
• 3.2 铁磁性材料的电磁—热耦合场分析29-32
• 3.2.1 电磁-热耦合中的两种加热方式29-31
• 3.2.1.1 渗透式加热30
• 3.2.1.2 传导式加热30-31
• 3.2.2 温度场瞬态方程数学模型31-32
• 3.3 温度场的初始条件和边界条件32-33
• 3.3.1 初始条件32
• 3.3.2 边界条件32-33
• 3.4 电磁—热耦合仿真结果分析33-39
• 3.4.1 激励时间对温度场的影响33-36
• 3.4.2 激励频率对温度场的影响36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 感应激励红外无损检测实验平台搭建40-46
• 4.1 红外无损检测的基本知识40
• 4.2 红外相机的原理40-41
• 4.3 感应加热无损检测系统41-45
• 4.3.1 电磁感应激励源的选用41-42
• 4.3.2 热像仪的选用42-43
• 4.3.3 线圈的选用43-44
• 4.3.4 金属导体测试实验44-45
• 4.4 本章小结45-46
• 第五章 红外无损检测结果分析46-55
• 5.1 实验数据分析46-50
• 5.2 亚表面缺陷特征量提取50-54
• 5.3 激励参数与亚表面缺陷提取的关系分析54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 论文工作总结55
• 6.2 未来工作展望55-57
• 参考 文献57-61
• 致谢61-62
• 攻读硕士学位期间的研究成果及发表的学术文章62

【参考文献】

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本文编号：605263