[发明专利]一种超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声红外热像无损检测领域，特别涉及一种超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法。

背景技术

超声红外热像作为一项新型的无损检测方法，其检测速度快、对裂纹缺陷检测灵敏高且适用于金属和非金属材料结构件，具有其他无损检测方法无可比拟优势。然而超声红外热像法在工程应用中，超声波激励参数的选取仍然基本依靠操作人员的经验。超声波的激励是裂纹生热的热激励源，是裂纹缺陷被检测的关键，超声波的激励参数是影响超声波能量的关键参数，控制超声波能量的大小同时也影响裂纹的可检测率。仅仅依赖经验进行判断，很大程度上会提高裂纹的漏检率，掌握超声波激励参数对裂纹生热的影响规律，针对不同材质、不同类型裂纹结构件，总结出最佳激励参数组合，根据其进行裂纹检测判断可降低误判、提高裂纹检测率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种步骤简单、适用范围广的超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，包括以下步骤：

1）建立含裂纹结构件的三维模型；

2）将结构件三维模型导入有限元软件，建立结构件材料模型；

3）对结构件整体划分网格，将其离散化；

4）对结构件裂纹面之间设置接触对，并定义接触属性；

5）加载超声波载荷以及边界条件；

6）对模型进行分析求解；

7）更改超声波激励载荷参数，每更改一次输出一次结果并返回步骤5），直

至参数更改完毕；

8）输出激励参数影响规律报告；

9）根据激励参数影响规律，对激励参数进行优化选取，获取激励参数最佳

组合。

上述超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，所述步骤2）中，有限元软件是具有固-热耦合场分析能力的有限元软件。

上述超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，所述步骤3）中，对结构件划分的网格的大小应满足于一个超声波波长内至少划分20个网格。

上述超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，所述步骤4）中，采用柔体柔体接触的点面接触方式，其中接触算法选用罚函数法，接触面之间的动、静摩擦系数均设置为0.3。

上述超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，所述步骤5）中，采用位移函数将超声波激励直接加载到试件有限元单元节点上的方式进行加载，超声波用高频正弦函数表示，加载面积为25mm×25mm。

上述超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，所述步骤6）的具体步骤为

(6.1) 定义分析类型为Transient瞬态分析；

(6.2) 设置求解条件及参数；设置分析求解时间0.01秒，采用时间积分步长求解方式，超声波频率为20kHZ，定义时间步长为2E6；

(6.3)分析求解过程和求解结果；

(6.4) 判断求解结果是否收敛，否，则回到步骤3），是，则继续判断裂纹接触面是否穿透，否，则继续步骤7），是，则回到步骤4）。

上述超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，所述步骤7）中，超声波激励参数包括激励幅值、激励频率、激励位置。

本发明的有益效果在于：本发明首先建立结构件材料模型，对结构件整体划分网格，将其离散化；然后对结构件裂纹面之间设置接触对并定义接触属性，加载超声波载荷以及边界条件；再对模型进行分析求解；最后根据各个激励参数影响规律输出报告，对激励参数进行优化选取，得到实施例进行超声波红外热像检测的激励参数最佳组合。本发明以软代硬进行参数优选，不需要使用昂贵的硬件设备，不需要前期大量的实验准备，不需要漫长耗时费力的实验过程，具有方便快捷、省时省力等优点。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的三维模型示意图。

图3为本发明的网格划分示意图。

图4为本发明的载荷和边界条件施加示意图。

图5为本发明的激励位置参数分布示意图。

图6是本发明在不同激励幅值下裂纹区域温度变化图。

图7是本发明在不同激励频率下裂纹区域温度变化图。

图8是本发明激励幅值影响规律的实验与数值求解结果对比图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，超声红外热像裂纹无损检测激励参数优选方法，包含以下步骤：