振动热成像无损检测技术作为红外无损检测的一个分支,其在微裂纹检测方面具有独特的优势,但是由于微裂纹生热的过程比较复杂,导致检测过程多凭主观经验,无法针对试件选择合适的检测条件.从建立集中质量的二自由度系统模型出发,针对铝合金结构梁试件上的微裂纹缺陷,对振动热成像无损检测方法进行了数学建模,用等效黏性阻尼的方法等效微裂纹处复杂的生热过程,并用半无限大模型进行了传热计算.结果表明:激振力的频率、振幅、裂纹的位置、材料等因素,都会对梁结构裂纹缺陷的振动热像检测造成影响.给出了具体的影响规律,为检测条件的优化提供了参考.

所属栏目

科研成果与学术交流国家自然科学基金资助项目(50975016);航空科学基金资助项目(2009ZD51045)

收稿日期

2015/1/30

作者单位

马丰年:北京航空航天大学 机械工程及自动化学院, 北京 100191
郭兴旺:北京航空航天大学 机械工程及自动化学院, 北京 100191

联系人作者

马丰年(10.11973/wsjc201509002)

备注

马丰年(1989-),男,硕士,主要研究方向为红外热像无损检测理论和技术.

引用该论文:

MA Feng-nian,GUO Xing-wang.Modeling and Analysis of Vibrothermography for the Detection of Microcracks[J].Nondestructive Testing,2015,37(9):6～10
马丰年,郭兴旺.微裂纹缺陷振动热像检测的数学建模[J].无损检测,2015,37(9):6～10

参考文献

【1】

谢官模,许卫锴.振动红外热像法在层合梁无损检测中的应用[J].武汉理工大学学报,2004,26:33-35.

【2】

王成亮.飞机复合材料超声红外无损检测实验研究[J].激光与红外,2010,40(4):376-379.

【3】

米小兵,张淑仪.超声红外热像技术中的微裂纹发热数值计算[C].中国声学学会青年学术论坛.南京:中国声学学会,2003:279-281.

【4】

汪友明,吴青,江祥奎.超声红外无损检测中复合材料裂纹发热分析[J].西安邮电大学学报,2013,18(2):80-83.

【5】

陈兆江,张淑仪,郑江,等.利用有限元法模拟微裂纹在强超声作用下的摩擦发热现象[C].远东无损检测新技术论坛.南京:南京大学声学研究所,2010:334-338.

【6】

FAVRO L D,THOMAS R L,HAN X,et al.Sonic infrared imaging of fatigue cracks[J].International Journal of Fatigue,2001,23:471-476.

【7】

RIZI A S,HEDAYATRASA S,MALDAGUE X.FEM modeling of ultrasonic vibrothermography of a damaged plate and qualitative study of heating mechanisms[J].Infrared Physics&Technology,2013,61:101-110.

【8】

HOLLAND S D,UHL C,OUYANG Z,et al.Quantifying the vibrothermographic effect[J].NDT&E International,2011,44:775-782.

【9】

冯辅周,张超省,张丽霞,等.超声激励条件下微裂纹生热的有限元分析及试验研究[J].装甲兵工程学院学报,2011,25(5):79-83.

【10】

曹善友,郭兴旺.超声振动红外热像法的影响因素[J].无损检测,2010,32(10):776-779.

【11】

李斌.铝合金薄板裂纹的振动红外热像无损检测[J].航天制造技术,2013(3):65-68.

【12】

ROBERTO M,FABRIZIO F.Correlation between vibrational mode shapes and viscoelastic heat generation in vibrothermography[J].NDT&E International,2013,58:43-48.

【13】

GUO Xing-wang.An analytical model and parametric analysis of ultrasound-excited infrared thermography[C].France:Bordeaux,2014.