红外热波无损检测技术在转辙机无损探伤中的研究.ppt

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1、红外热波无损检测技术在转辙机无损探伤中的研究,红外热波无损检测技术在转辙机无损探伤中的研究,一、课题意义及国内外研究现状综述,二、课题研究目标、研究内容和拟解决的关键性问题,三、拟采取的研究方法、技术路线、试验方案及其可行性分析,四、课题的创新性,Thanks,课题意义,国内外研究现状综述,Back home,转辙机是转换铁路道岔，将道岔锁闭在规定位置并给出道岔位置表示的一种铁路信号基础设备，它为道岔转化和锁闭提供动力，并表正示道岔位置,转辙机的安全性和可靠性对我国铁路的快速发展，货运重载和客运高速的战略的稳定实施，具有关键性的影响。,转辙机作为一种以45钢为主要材料的基础设备，在其生产和工作

2、过程中内部所产生的外部不可观测到的裂纹，势必对铁路的安全运营造成很大的影响。但是从实际情况出发，传统的磁粉检测和渗透检测等又存在着检测成本高、受工件尺寸影响大、检测准确度不高和检测速度慢等一系列的问题，所以传统检测方法不能完全应用于转辙机部件的损伤检测问题。,红外热波无损探伤技术在国外一些大型公司和政府机构已得到广泛应用,传统的超声波检测、磁粉检测、渗透检测应用广泛，并各有优缺点。,红外热波无损检测技术 相比传统的检测方法，红外热波无损检测技术具有如下特点：1、适用面广，同时用于金属和非金属材料；2、检测速度快（每次检测只需数十秒钟）3、可结合数字图像处理技术，进行直观的定量检测；4、检测结果

3、清晰、易储存、易识别；5、根据被检测物可调节检测面积，检测面积大，易广泛应用。 基于“红外热波无损检测技术”在转辙机无损检测之中的优势，本课题着眼于实际需要，主要研究将该检测技术应用于转辙机的软件组成和实现方法等，从而为转辙机的损伤检测提供一种速度快、可靠性高的新技术，最终将该项技术转辙机的生产检测领域，进而保证铁路运营的可靠性和安全性，因此，这项研究具有非常重要的社会效益和经济效益。,Back,Next,红外热波无损检测技术的研究和应用，对提高航空、航天器，多种军、民用工业设备的安全可靠性；新材料研究，尤其是复合材料研究；石油管道、发电设备的探伤和日常维护；承重机械设备、大型建筑金属结构件的

4、裂纹、焊接状况、锈蚀、疲劳检测等都具有重要意义，因此国内外科技工作者对其投入大量精力。下面我将举例说明：,材料内部的无损探伤,红外热波无损检测技术在材料内部检测的发展过程中：王永茂等人提出了根据试件表面温差到达峰值的时间与内部缺陷深度之间的关系推导出了计算缺陷深度的一维传热模型。赵鸣等则针对混凝土内部缺陷的特征进行了研究，采用红外图像与数值模拟相结合的手段，利用LM神经阔络算法获得了可以测量混凝土内部任意形状缺陷的深度和形状的三维模型。Maldague Xivaer等提出了在脉冲激励作用下通过神经网络模型计算试件缺陷深度的方法。为了从热像图中剔除表面混乱的引起的温度异常以得到试件真止的内部缺陷

5、的温度分布信息，美国劳伦斯立夫莫尔实验室开发了一种全新的红外检删疗法一一双频红外(DBIR)检测。,结构内部的无损探伤,电子科技大学应用物理系的丁友福等人利用超声红外检测技术对某型飞机起落架旋转臂试件进行了多次裂纹检测，结果表明超声红外检测不仅能检测表面可见裂纹，还可检测表层以下的隐藏裂纹；还进一步指出图像的微分处理对细小裂纹的凸显作用。南京大学张淑仪院士用超声波发射器对有疲劳裂纹的铝合金试件进行热量输入，将拍摄到的红外热图像与计算机模拟仿真结果进行对比，实验表明超声红外热像技术对于裂纹缺陷、不均匀结构及残余应力非常敏感，从而给出超声红外检测的理论依据。国外的Ahsan Mian等人把超声红外

6、检测技术应用于复合材料的疲劳裂纹检测，并将结果与采用脉冲红外检测的结果进行对比，两种红外热波检测方法得出的结果一致，结果证实了超声红外能检测出脉冲红外无法检测的细微的、表面的疲劳裂纹。,无损探伤在质量检测中的应用,清华大学的孙格靓等人，应用红外热波检测技术，进行了水泥构件中缺陷的检测与评定研究；检测混泥土火灾损伤程度。北京科技大学表面科学与腐蚀工程系的付冬梅等人从传热学的基本理论入手，对热设备的散热损失计算方法和保温材料绝热性能的分析校核方法进行了分析阐述，通过现场对焦化加热炉进行红外热像检测，并采用自己所编写的软件论证了方法的实用性和可靠。,无损检测技术的检测图像显示、理论模型以及检测速度，

7、在国内外都有较大的发展。,无损检测技术在其他方面的应用,从国内外红外热波无损检测技术的研究领域和研究成果来看，该项技术正在精确化、自动化、智能化、便携化和标准化方向发展。具体来说就是： (1)研究工作已经从定性向定量方向发展； (2)多样、方便、精确的热激励方式的研究； (3)红外信息处理技术的智能化发展； (4)自动化检测系统、便携式检测系统的研究； (5)深入研究材料内部热红外无损检测的技术工作：缺陷自动判别等。 基于红外热成像技术的发展趋势，应用此技术对物体内部缺陷进行检测的研究将从对物体次表面的大缺陷检测向对物体内部深度小缺陷的检测发展，从一维研究向三维方向发展，进一步拓展红外热成像无

8、损检测技术的应用领域,研究目标 针对目前红外热波检测技术存在的问题进行改进，基于有限元分析方法，运用Anasys模拟和分析红外热波无损检测过程，分析影响红外热波无损检测的一些因素，给出不同类型缺陷的有限元模拟分析方法，最后通过红外热像仪系统进行实验验证，并结合红外图像的特点，证实运用红外热波无损检测对转辙机内部裂纹的检测分析是可行的，且经处理后的图像符合缺陷检测的要求，最终取得了良好的实验结果。研究内容（1）深入研究有限元分析在红外热波无损检测中的应用，并分析在转辙机部件材料（45钢）中的温度场分布。（2）分析影响红外热波无损检测方法准确性的原因，研究减少外部干扰的方法。 （3）针对转辙机，对

9、比各种热激励方法的优劣性，找出适合的热激励方式。 （4）通过对转辙机部件内部裂纹的实验验证，从而对转辙机部件内部裂纹的理论分析进行对比，从而对裂纹进行定性和定量的检测。,Back home,拟解决关键性问题,（1）有限元热分析如何在无损检测中的应用，怎样对转辙机部件进行模拟仿 真，从而为准确可靠的检测标准提供依据。 （2）转辙机内部裂纹产生的规律和损坏特点，裂纹的存在深度、长度及分布特点是怎样的。 （3）研究红外热波图像的格式，找出将其转化为较容易处理的位图文件格式的方法，从而使损伤点清晰可见。,拟采取的研究方法 以Anasys(有限元分析) 、红外热波无损检测技术为理论基础采用理论分析、系统

10、开发、仿真设计与实体实验相结合的研究方法。,Next,技术路线图,实验方案 （1）通过实地对转辙机应用环境的研究考察，从而建立相应的质量评价标准。 （2）以Anasys、ProE等软件为平台，开发转辙机的仿真系统，创建相应的热分析模型，从而对转辙机的易产生裂纹的部位进行定性定量分析。 （3）用相应的红外无损探伤仪器，在实践中对理论结果进行对比分析，进而生成可视化的内部裂纹损伤图像。,Back home,可行性分析,（1）目前国外很多企业已经在实践应用红外热波无损检测技术，而且国内对出针对红外热波无损检测技术的实验与研究正在不断地快速发展。如在北京交通大学、北京航空材料研究院、清华大学、北京航空

11、航天大学、西安交通大学、华北工学院等单位都进行过一些主动加热红外图像获取方面的理论和实验研究尝试。 （2）当代有限元热分析技术、建模仿真的不断发展与完善为本课题的研究提供了理论基础。 （3）大量阅读了有限元分析技术、建模仿真技术等方面的期刊、书籍，并收集了很多相关资料，为转辙机部件的热分析、无损探测及仿真的研究指明了方向。 （4）对本课题涉及到的一些知识和软件进行了充分的学习，另外自己在有限元分析、无损检测技术的建模学科方面也有一定的经验积累，为进一步研究提供了基础保障。 （5）有机电工程学院强有力的师资力量和硬设备做保证，相信在老师的指导和同学的帮助下可以达到预期的目的。,谢谢，各位老师！,