基于脈沖渦流熱成像的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測方法研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)因具有強(qiáng)度高、材質(zhì)均勻、塑性和韌性好等良好的物理性能而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、橋梁、建筑等多個領(lǐng)域，應(yīng)力狀態(tài)是鋼結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)評價的重要指標(biāo)，鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測是維護(hù)鋼結(jié)構(gòu)良好性能的有力工具，對于預(yù)防安全事故的發(fā)生具有重要意義。為了推動應(yīng)力檢測技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展，本文提出了一種基于脈沖渦流熱像技術(shù)的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力檢測方法，通過理論分析、仿真模擬、算法研究以及試驗(yàn)驗(yàn)證，分析了脈沖渦流激勵下鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力信息與加熱溫度信息之間的內(nèi)在關(guān)系，研究了鋼結(jié)

2、構(gòu)在脈沖渦流激勵下的應(yīng)力檢測方法，對于推動紅外熱像檢測技術(shù)在應(yīng)力檢測領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。
　　本文主要研究內(nèi)容如下四個部分：
　　1)概述脈沖渦流紅外熱像檢測的基本原理，運(yùn)用力學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)等相關(guān)理論，研究影響鋼結(jié)構(gòu)電磁感應(yīng)加熱的因素，并對各因素進(jìn)行理論分析，通過研究脈沖渦流激勵下應(yīng)力與加熱溫升的內(nèi)在聯(lián)系，建立應(yīng)力場、電磁場和溫度場三場之間的理論模型,并分析了其他影響加熱溫升的因素；介紹了渦流激勵裝置的激勵探頭設(shè)計理

3、論，研究并提出了一種將通電線圈繞在 U型磁芯上進(jìn)行感應(yīng)加熱的激勵探頭，該激勵探頭通過參數(shù)設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)較均勻加熱的功能。
　　2）建立了有限元數(shù)值仿真模型，研究了條狀磁芯及其線圈的尺寸參數(shù)對加熱溫度分布的影響，確定了激勵探頭的尺寸和激勵參數(shù)，設(shè)計了完整的激勵探頭模型，并對其加熱效果進(jìn)行了評價；研究了力熱耦合的仿真方法，構(gòu)建了力熱耦合仿真計算模型；建立了脈沖渦流激勵0.2s時被測區(qū)應(yīng)力與被測區(qū)平均溫升的關(guān)系，仿真研究了鋼板厚度變化對加

4、熱溫升的影響規(guī)律。
　　3）根據(jù)電磁感應(yīng)加熱過程中鋼結(jié)構(gòu)表面溫度隨時間變化的特性，提出了一種基于時間-溫升變化規(guī)律的應(yīng)力檢測方法，并以仿真數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建了以應(yīng)力、加熱時間及該時刻對應(yīng)溫升為變量的應(yīng)力檢測方程。選取某時刻及其對應(yīng)的被測區(qū)域平均溫升，即可根據(jù)應(yīng)力檢測方程求得被測區(qū)域的應(yīng)力值，并可通過多次求解綜合評估的方法減小因非應(yīng)力因素所造成的誤差。
　　4）搭建試驗(yàn)平臺，以 Q235鋼板為研究對象設(shè)計了試驗(yàn)方案，通過處理分析