道岔转辙机零件缺陷红外热波无损检测的研究分析

摘要

红外无损检测作为无损检测方法中的一种新兴技术，有着以下三个的优势:不需直接接触被测试件;检测所用时间很短;检测结果以红外热像图的形式显示出来非常直观。红外无损检测是依据被测物的热物理特性，以传热学的理论为基础，通过红外热像仪将采集到的被测物表面红外辐射转换为可见的热像图，经过对热像图特征分析，进一步判断被测物内部是否存在缺陷。红外无损检测技术在用于检测被测物内部缺陷的问题上具有非常广阔的应用前景，但是在我国这项技术尚处于初级研究阶段，尤其在对定量检测方面的理论仍然不成熟。所以，研究红外无损检测在缺陷定量方面的应用具有非常重要的意义。
　　本论文是在传热学基础上，运用ANSYS软件，对内部有缺陷的转辙机零件进行建模，得到其缺陷部位温度变化过程，从而仿真得到缺陷的尺寸。本文主要成果有:
　　1.叙述了转辙机对铁路安全运营的重要性，以及当前无损检测技术发展的的概况，从而选择了红外无损检测技术对转辙机零件进行无损探伤，进一步分析了红外无损检测技术国内外发展现状。
　　2.基于红外热波技术的原理，以及影响红外热波无损探伤技术准确性的原因，为正确分析缺陷提供了理论依据，并得到了计算缺陷面积的方法。
　　3.以有限元为引导，基于传热学的基础，建立了相应的热传导模型。
　　4.运用有限元Ansys软件对转辙机零件进行了红外热波无损检测的仿真，并得到了相应的检测结果，与实际缺陷进行了对比，最终证实了红外热波无损检测技术对转辙机零件进行无损探伤的可行性。

目录

声明

摘要

插图索引

插表索引

第一章 绪论

1．1 课题研究目的和意义

1．2 转辙机零件内部缺陷的种类

1．3 常用的无损检测技术

1．3．1 超声波检测

1．3．2 射线检测

1．3．3 磁粉检测

1．3．4 渗透检测

1．3．5 涡流检测

1．3．6 声发射检测

1．3．7 红外无损检测

1．4 红外无损检测技术国内外发展现状

1．5 红外无损检测技术与其他常规方法的比较

1．6 本文研究的主要内容

1．7 本章小结

第二章 红外热波无损检测理论

2．1 红外热波检测原理

2．2 红外热波检测常用方式

2．3 影响红外热波检测准确性的原因

2．3．1 背景辐射的影响

2．3．2 物体辐射率的影响

2．3．3 表面颜色的影响

2．3．4 表面状态的影响

2．3．5 温度的影响

2．3．6 材料性质的影响

2．4 红外热波检测技术理论

2．4．1 红外热波检测技术特点

2．4．2 红外热波检测技术原理

2．5 红外辐射对物体的作用

2．6 本章小结

第三章 有限元模拟在红外热波无损检测中的应用

3．1 有限元简介

3．2 有限元热分析

3．2．1 传热学基础

3．2．2 热传导的过程

3．3 热传导模型的建立

3．3．1 热传导方程的定解条件

3．3．2 热传导方程的建立

3．3．3 热传导模型的建立

3．4 本章小结

第四章 基于Ansys软件缺陷的数值模拟及分析

4．1 有限元法在传热学中的应用

4．1．1 有限元法(finite element method，FEM)简介

4．1．2 有限元法模拟原理

4．1．3 有限元法优缺点

4．2 ANSYS模拟红外热波检测

4．2．1 ANSYS简介

4．3 缺陷有限元数值模拟

4．3．1 试验样本选取

4．3．2 定义单元类型

4．4 缺陷有限元数值结果分析

4．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录