1 火箭军工程大学 导弹工程学院，陕西 西安 710025
2 广州理工学院 智能制造与电气工程学院，广东 广州 510850
铝锂合金以其质轻、高强、耐腐蚀等优势成为新一代航空航天应用材料，与其他铝锂合金相比，2195-T8铝锂合金焊接性能最优。基于液体火箭贮箱连接处的焊接需求，采用激光填丝双面焊接可以获得质量较好的接头。针对焊接过程中熔池内流体流动与温度的变化，建立了热-流耦合数学模型，通过数值模拟的方法对2195-T8铝锂合金焊接过程进行了研究，而后开展了接头轴向拉伸强度测试实验，阐明了焊接速度与填丝速度对熔池成形、流动与热输入的影响，并得到了不同焊接工艺参数下的最高接头强度。研究结果表明：4组不同焊接工艺参数下，第一面焊接与第二面焊接的熔池内流体流动趋势基本一致，主要为熔池左侧的顺时针涡流与右侧的逆时针涡流；提高焊接速度或填丝速度可以改善熔池成形质量，降低熔池热输入，细化焊缝熔合区中以柱状晶为代表的晶粒，进而有效提升接头力学性能；通过对4组不同焊接工艺参数的数值模拟与实验结果进行对比分析，最终得到熔池成形质量最好、热输入最小的焊缝，其接头轴向拉伸强度高达426.4 MPa，为母材强度的72.6%，对应的焊接速度与填丝速度分别为50 cm/min、1.8 m/min。
2195铝锂合金 激光填丝双面焊接 熔池 接头强度 2195 Al-Li alloy laser wire filling double-sided welding molten pool joint strength 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220350
对一种新型红外热波无损检测技术——激光扫描热成像无损检测技术进行了研究。在深入分析检测机理的基础上建立了激光扫描热成像有限元数值计算模型, 选取缺陷处和非缺陷处表面最大温差作为特征量, 对样品材料、缺陷大小、缺陷深度、激光扫描速度和激光扫描功率等关键参数对激光扫描热成像检测的影响规律进行了仿真和分析, 为该新技术的进一步发展和应用提供了参考; 采用数据拟合方法得出了各参数和表面最大温差关系, 并以此为基础提出了激光扫描热成像技术检测参数控制策略, 实际检测过程中, 可据此针对样品缺陷特征快速准确设置检测参数, 提高检测能力。
激光扫描热成像 无损检测 有限元仿真 参数分析 laser scanning thermography nondestructive testing finite element simulation parameter analysis 红外与激光工程
2019, 48(11): 1105008
采用涡流热成像技术, 对铁磁材料近表面微裂纹进行了检测研究。提出了平行激励热传导方式检测近表面微裂纹的检测方法; 数值计算模拟了涡流激励下裂纹处的生热过程, 分析了裂纹处的温度分布及其对检测结果的影响; 采用平行激励方式对含近表面微裂纹的铁磁材料进行了检测实验, 通过提取试件表面温度分布数据, 获取其变化速率曲线, 实现了对裂纹的检测和识别。结果表明: 涡流热成像平行激励方式能够准确地检测到铁磁材料近表面的微裂纹缺陷; 选择适当的涡流激励时间有助于提高裂纹处与非裂纹处温度对比, 增强检测效果。该方法的研究为近表面微裂纹的检测和定量识别奠定了基础。
涡流热成像 铁磁材料 近表面微裂纹 平行激励 eddy current thermography ferromagnetic materials micro crack near surface parallel excitation 红外与激光工程
2017, 46(3): 0317001
火箭军工程大学 602教研室, 陕西 西安 710025
为提高脉冲相位热像法(PPT)温度序列相位的计算速度和检测效率, 对传统的傅里叶变换(FFT)进行优化, 提出了适用于PPT的相位快速计算方法, 使运算速度提高了1.9～12.4倍。为确定相位算法中温度序列的最佳采样长度和频率分量, 结合热扩散深度公式提出了最佳采样长度估算公式。对铝合金试件和钢材料试件进行了脉冲相位热波检测, 当缺陷检测效果最佳时, 热图序列最佳采样长度分别为1.1 s和3.9 s, 基频相位差有最佳的缺陷分辨能力。结果表明: 该算法显著提高了相位计算速度, 量化的最佳采样长度估算公式能直接确定热图采样长度, 减少了操作的主观性和参数设置的随机性, 有效提高了脉冲相位热像检测效率。
红外脉冲相位 傅里叶变换 最佳采样长度 检测效率 infrared pulse phase FFT optimal sampling length detection efficiency 红外与激光工程
2016, 45(5): 0504005
1 火箭军工程大学602室，陕西 西安 710025
2 中国酒泉卫星发射中心，甘肃 酒泉 736200
为了消除超声热波检测中的驻波现象对检测结果的不利影响，运用数值仿真方法研究了构件在超声激励下的振动特性和声混沌现象。首先，通过建立含裂纹损伤的复合材料构件的有限元模型，研究了不同激励频率条件下构件的驻波共振模态，发现构件在超声谐波激励下的响应仍是谐波，且响应频率与激励频率相同，容易产生驻波共振。然后，通过改进仿真模型，分析了声混沌对检测结果的影响，结果表明：在相同激励频率条件下，声混沌的产生能够消除驻波，更有助于提高复合材料构件损伤处的表面温差，并且随着激励频率的增加，声混沌现象出现的概率也增加。实际检测过程中，可据此改善检测条件提高检测能力。
超声红外热波检测 驻波 振动特性 声混沌 ultrasonic infrared thermal wave testing standing wave vibration characteristics acoustic chaos 红外与激光工程
2016, 45(3): 0304003
第二炮兵工程大学 602教研室，陕西 西安 710025
为改进红外锁相热成像检测中的热调制激励效果，提高系统集成和使用性能，引入了数字功率控制技术。以可控硅为功率元件，推导控制角与功率的关系。以正弦调制激励为例，通过数值计算求解控制角随时间的变化规律，基于数字电路设计导通角控制算法和实现方法建立了实验平台并进行了实验验证和对比。结果表明：该方法的功率控制精度高，热成像波形的保真度明显优于常规激励技术，体积和结构也得到改善，电磁安全性满足要求，可以更好地应用于红外锁相热成像检测中。
数字功率控制 可控硅 控制角 红外热成像 锁相激励 digital power control silicon controlled rectifier control angle infrared thermography lock-in excitation
作为热波无损检测技术中的关键环节,热波图像分割对结构损伤的有效识别与准确评估具有重要影响。为克服红外热波图像背景噪声大,对比度低等因素对损伤识别的影响,提出了一种基于支持向量机的热波图像分割方法。该方法首先采用Wiener滤波对热波图像进行预处理,然后随机选取目标区域和背景区域内多个像素点的像素值组成目标向量与背景向量,对基于多项式核函数的支持向量机进行训练,最后将训练好的分类器应用于不同的热波图像,实现热波图像的分割。试验结果表明：该方法可有效克服热波图像背景噪声大的问题,较好地保留了缺陷区域分割的完整性；与基于硬阈值的图像分割方法相比,该方法能更好地抑制背景区域的噪声干扰,更有利于损伤的识别与评估。
支持向量机 热波检测 热波图像 Wiener滤波 图像分割 support vector machine thermal waving inspection thermal waving image Wiener filter image segmentation 强激光与粒子束
2014, 26(10): 101019
