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桥梁锚具的超声相控阵检测技术研究
| 论文题名： | 桥梁锚具的超声相控阵检测技术研究 |
| 关键词： | 桥梁;锚具结构;超声相控阵技术;缺陷检测 |
| 摘要： | 锚具是桥梁体系中的重要受力构件，目前常规的无损检测手段主要依靠传统的手工A型脉冲超声波检测，不仅检测效率低而且人的影响因素较大，容易造成缺陷漏检，构成质量隐患。超声波相控阵技术具有声束偏转、动态聚焦等优势，图像直观、检测效率高、检测结果可靠。这一技术已大量应用在钢结构、压力容器等焊缝的检测，但锻件产品的相控阵检测的研究和应用较少。桥梁锚具是典型的厚壁铸件结构，因此通过对超声相控阵技术的影响因素进行实验和分析，研究其在锚具检测应用中具有的重要意义和实用价值。 根据锚具的结构特点和检测要求，设计了不同曲率的人工缺陷对比试块以及带圆弧和不带圆弧的探头楔块，进行了不同曲率半径对相控阵声场影响的研究。通过理论计算和实验验证发现用相控阵斜探头对曲面工件检测时存在最大可探测深度，其值与工件曲率有关。分别对比了平面直探头和圆弧直探头以及平面斜探头和圆弧斜探头在不同曲率下缺陷检测图像和检测增益值。研究结果表明圆弧探头声束聚焦能力强，与检测面的耦合更好。在对比试块直径为100~400mm时，不论是圆弧直探头还是圆弧斜探头，都表现出比平面探头更优的缺陷检测能力。 通过对探头频率和探头形式对检测结果影响的研究，获得了不同频率和不同楔块形式的探头对缺陷的检测能力，进行了桥梁锚具的超声相控阵检测工艺优化。研究表明探头频率为5MHz时具有较好的灵敏度和分辨率，检测图像较优。 通过对不同缺陷尺寸和缺陷深度对检测结果影响的研究，获得了超声相控阵对不同尺寸和不同深度缺陷的检测能力。研究表明随着缺陷尺寸增加，缺陷检测能力改善回波信号增强。随着缺陷深度增加，缺陷回波信号减弱。平面斜探头的检测能力随缺陷深度增加而下降，其下降程度与表面曲率有较大关系，而圆弧斜探头的检测能力随缺陷深度增加而下降，其下降程度与表面曲率的关系不明显。 完成了超声相控阵技术在桥梁锚具检测应用的研究，对比了锚具中不同缺陷的相控阵检测与常规无损检测结果。研究表明，在锚具结构中，超声相控阵技术优于其他无损检测方法，能更准确、直观、便捷地发现内部和表面缺陷。 |
| 作者： | 徐静 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 刚铁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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