基于奇异值分解的激光超声晶粒尺寸检测研究

激光超声检测金属材料晶粒尺寸的信号中包含了大量噪声,而无法实现平均晶粒尺寸相近时的快速检测。本文以冷轧低碳钢为研究对象,采用了奇异值分解降噪方法对激光超声检测晶粒尺寸的信号进行处理,实现了平均晶粒尺寸偏差在4μm范围内的精确识别,提高了激光超声检测金属材料平均晶粒尺寸的检测精度和分辨率。     

基于EEMD的纯钛晶粒尺寸激光超声表征研究

对不同热处理的16块纯钛样品进行电子背散射衍射(EBSD)实验获得微观组织信息。用激光超声纵波对样品进行检测,并用集成经验模态分解(EEMD)的方法对激光超声信号进行降噪。最后,提取信号频域衰减系数分别与EBSD实验的平均晶粒尺寸、Turner模型平均晶粒尺寸和对数正态分布1σ区间内平均晶粒尺寸进行拟合,建立纯钛的平均晶粒尺寸检测模型,衰减与晶粒尺寸更近似线性关系,模型的平均误差为12.33、13.32、13.64。且当纯钛的平均晶粒尺寸大小相当时,晶粒尺寸分布对衰减存在影响,大晶粒晶粒数占比较高时,衰减也相应较大。     

高温下表面波测量亚表面缺陷宽度的数值模拟

为了实现激光超声技术对不同温度下亚表面缺陷宽度的定量检测,本文采用了有限元法模拟了激光激发表面波与亚表面缺陷的作用,并提出了一种利用表面波定量计算亚表面缺陷宽度的方法。首先在亚表面缺陷的一侧产生表面波,然后在另一侧产生表面波,最后分别在两侧检测到来自在亚表面缺陷的入射和反射表面波。当亚表面缺陷处于一个表面波波长的作用范围内时,基于入射和反射表面波的到达时间可实现计算亚表面缺陷宽度。数值结果与理论结果吻合良好,为高温下采用激光超声技术定量计算亚表面缺陷宽度提供了一种十分有效的数值方法。     

浮压法压实斜轧钢球内部空洞的条件

钢球斜轧成形工艺中容易出现心部疏松、空洞等质量问题, 为能有效地消除钢球内部空洞, 实现钢球高质量生产, 提出了利用高压气体压实钢球内部空洞的新方法, 简称浮压法. 利用DEFORM-3D有限元软件研究了浮压法压实钢球内部空洞的影响因素以及各因素的影响程度.结果表明: 压实空洞的难度随空洞尺寸的增大而减小随空洞到球面距离的增大而增大随温度的升高而减小随气压增长速度的提高而减小;影响因素的主次顺序为: 钢球温度、空洞尺寸、空洞位置气压增长速度     

基于RFR的Ti-6Al-4V激光超声微观组织特征检测

基于激光超声检测系统,研究了Ti-6Al-4V钛合金板材微观组织特征对纵波速度的影响。根据电子背散射衍射(EBSD)技术得到不同热处理条件下试样的微观组织特征。采用变分模态分解(VMD)方法对激光超声信号进行降噪,以微观组织特征作为自变量,纵波速度作为因变量建立随机森林回归(RFR)模型,得到了对超声速度影响的特征重要性排名。研究结果表明：VMD信号处理方法能够很好地保留激光超声纵波信号,以完全再结晶比例和纵波速度进行拟合,小角晶界含量和平均晶粒尺寸的变化能够较好地解释偏离点,当特征重要性小于0.331 1时,微观组织特征和声速相关性很弱。     

基于激光超声在高温下对超声波声速的数值模拟

超声波声速对于缺陷检测和材料特性表征有着直接影响,因此,研究不同温度下声速的变化规律十分重要。本文通过有限元法对不同温度下激光点源激发的纵波、横波、声表面波的传播速度进行了数值模拟,并得到纵波、横波、声表面波声速与温度的关系式。根据所得到的表达式,反推出了在高温下的泊松比与弹性模量。结果表明:纵波、横波、声表面波声速随温度升高呈现线性降低关系,且随温度的变化率分别为0.8374 m·s-1· ℃-1、1.203 m·s-1· ℃-1、1.096 m·s-1· ℃-1。根据所得到声速与温度的表达式反推出高温下的弹性模量、泊松比,通过与理论值比较发现误差分别为3.16%、4%。     

激光激发表面波测量表面缺陷深度的数值研究

为了研究声表面波与表面缺陷的作用机理,实现激光超声技术对表面微缺陷定量检测,本文采用有限元法首先分别研究了声表面波与缺陷前沿、缺陷后沿的作用,然后讨论了缺陷宽度的存在对缺陷前沿与声表面波作用的影响,最后通过分析矩形缺陷与声表面波的作用,给出了能定量表征表面缺陷的特征量。研究结果表明:RS波(特征点Q)后的振荡信号(特征点W、E)来源于透射表面波在缺陷后沿所产生的振荡。特征点Q的到达时间随表面缺陷深度或宽度增大都呈现微小的线性增长；特征点W、E的到达时间差随表面缺陷深度的增大呈线性增长,与缺陷宽度的变化无关。最后,根据特征点的到达时间实现了缺陷深度的定量计算。研究结果为表面缺陷的定量检测提供了理论依据。     

基于频域衰减系数的Al Cu Mg铝合金激光超声评价

本文采用激光超声无损检测技术对Al Cu Mg铝合金进行检测,通过变分模态分解法(Variational Modal Decomposition,VMD)提取了激光超声信号的频域衰减系数,并通过扫面电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验和显微硬度试验等实验方法对Al Cu Mg铝合金的微观组织和力学性能进行检测,将激光超声频域衰减系数和Al Cu Mg铝合金的微观组织和力学性能进行耦合。结果表明:衰减系数与析出相含量、平均晶粒尺寸力学性能均有一定的相关性,激光超声检测方法可以识别Al Cu Mg铝合金微观组织和力学性能变化趋势,这为Al Cu Mg铝合金微观组织和力学性能的非接触、快速无损评价提供了一个新方法。