编辑: 捷安特680 2019-07-01
第41 卷第4期红外技术Vol.

41 No.4

2019 年4月Infrared Technology Apr.

2019 383 涡流脉冲热像检测中金属疲劳裂纹的生热分析 孙吉伟 1,3 ,冯辅周

1 ,张丽霞

1 ,闵庆旭

2 (1. 陆军装甲兵学院 车辆工程系,北京 100072;

2. 中国人民解放军

95944 部队,湖北 武汉 430300;

3. 中国华阴兵器试验中心,陕西 华阴 714200) 摘要:涡流脉冲热像技术是一种将电磁生热和红外热成像相结合的新型无损检测技术.针对金属疲劳 裂纹生热研究不深入的问题,本文以含有贯穿的疲劳裂纹金属平板试件为研究对象,搭建了涡流脉冲 热像检测实验系统, 并建立了涡流脉冲热像有限元模型, 分析了涡流脉冲热像检测中裂纹生热的规律. 研究结果表明:在红外热像中,同一时刻越靠近裂纹根部的位置,温升的最大值越大;

在激励过程中, 裂纹区域的温升逐渐升高,当激励结束时,裂纹区域的温升则具有逐渐下降趋势,并且呈现先迅速后 缓慢的下降速度.进一步揭示了裂纹尺寸对裂纹区域温升的影响. 关键词:涡流脉冲热像;

金属疲劳裂纹;

裂纹生热;

裂纹尺寸 中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:1001-8891(2019)04-0383-05 Thermal Analysis of Metal Fatigue Cracks in Eddy Current Pulsed Thermography SUN Jiwei 1,3 ,FENG Fuzhou1 ,ZHANG Lixia1 ,MIN Qingxu2 (1. Department of Vehicle Engineering, Army Academy of Armored Forces, Beijing 100072, China;

2.

95944 Troops of PLA, Wuhan 430300, China;

3. China Huayin Ordnance Test Center, Huayin 714200, China) Abstract:Eddy current pulsed thermography (ECPT) is a new type of non-destructive testing method that combines electromagnetic heating and infrared thermal imaging. To investigate heat generation of cracks in ECPT, a metal plate with a through-fatigue crack is considered as the research object in this study;

the experimental system and finite element model are established, and the regular method of heat generation for cracks is analyzed. The results indicate that the closer position is to the root of the crack, the greater is the maximum temperature rise for the same duration for the infrared thermal image under consideration;

meanwhile, the temperature rise in the crack region gradually increases during the stimulation process, and the temperature rise in the crack region has a gradual decline, and it shows a rapid and slow slowdown.. Further, the effect of crack length on the temperature rise in the crack region is revealed. Key words:eddy current pulsed thermography,metal fatigue cracks,heat generation of the cracks,crack length

0 引言 涡流脉冲热像技术是一种将电磁生热和红外热 成像相结合的新型无损检测技术,具有检测效率高、 操作简单、成像结果直观等特点[1] .目前,国内外针 对涡流脉冲热像技术已经开展了相关的研究.美国学 者Ringermacher 将无缺陷区域的温度信号作为参考 信号,提出了一种基于差分温度的斜率法[2] ,打破了 传统温度热响应信号的处理方法.英国纽卡斯尔大学 (Newcastle University)的Tian 对涡流脉冲热像技术 的生热机理展开了研究,重点分析了由缺陷引起的材 料内部电导率、磁导率的变化以及它们对缺陷区域生 热的影响[3-5] , 充分分析了不同材料的生热机理. 波兰 琴斯托霍瓦技术大学的学者 S. Dudzik 在对缺陷深度 收稿日期:2018-09-03;

修订日期:2018-10-17. 作者简介:孙吉伟(1994-),男,硕士,主要红外无损检测技术研究.E-mail:[email protected]. 通信作者:冯辅周(1971-),男,教授,博导,主要从事故障诊断及无损检测技术研究.E-mail:[email protected]. 基金项目:军队科研计划项目. 第41 卷第4期红外技术Vol.41 No.4

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