基于ANSYS软件的管道漏磁场分析

介绍了漏磁场分析的基本理论以及由麦克斯韦方程导出的泊松方程对应的能量泛函,利用基于此理论基础的ANSYS有限元分析软件的ANSYS Multiphysics软件包对管道漏磁场进行模拟仿真,能得出大量缺陷漏磁场数据,这为缺陷漏磁检测定量化打下基础。

基于有限元法的输气管道漏磁场分析

漏磁检测是输气管道无损检测的常用方法之一,也是实现管道在役检测的有效方法。建立了输气管道漏磁检测的实体模型和有限元分析的数学模型;推导出适合齐次自然边界条件下泊松方程的有限元方程;通过对输气管道缺陷进行有限元方法分析计算,可知有限元法能分析计算任意形状缺陷的漏磁场,能方便地建立大量形状不同尺寸不一的缺陷识别库,给出了磁场强度矢量图、磁力线分布图和漏磁场分析结果。同时,利用有限元法分析计算了不同尺寸不同形状缺陷的漏磁场,得出了随着缺陷宽度、深度的增加峰峰值也随着增大的结论。分析结果可为缺陷的定量检测打下基础。

小波变换在漏磁检测信号处理中的应用

在对军用装备进行漏磁无损检测时,漏磁信号中含有大量噪声,针对这种情况,介绍了小波变换消噪理论。在数字化实现中,离散小波变换是利用Mallat分解与重构算法来完成。仿真试验中,选取二阶样条小波为小波函数,对从漏磁检测装置中采集到的漏磁信号进行消噪,结果表明将小波变换应用于炮管漏磁检测中,能提高检测信号的信噪比和抗干扰能力。为漏磁信号分析、特征提取和缺陷漏磁反演打下了基础。

故障诊断中的多传感器信息融合技术

多传感器信息融合是一个新的研究领域,它应用到故障诊断领域还是近几年的事。文章主要论述了多传感器信息融合技术的基本概念、工作原理及常用方法,同时还介绍了其在故障诊断中的应用实例。

低抖动大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关

为了发展结构简单、便于维护的大功率气体火花开关,研制了大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关,该开关采用电晕放电均压方式,由9个相同的间隙构成。利用有限元分析方法对9间隙电晕均压气体火花开关的电场进行了分析,发现适合长度的电晕针对开关主间隙的电场影响很小,且加载触发脉冲时可在中间间隙形成了强烈的畸变电场。在理论分析的基础上,开展了开关击穿特性研究,实验结果表明电晕均压有利于提升开关的稳定性,开关自击穿电压分散性降低,自击穿电压略微增大;同时多间隙开关实现了良好的触发导通,在工作电压60~85 kV(工作欠压比56.8%~80%)范围内,开关的击穿延时抖动均小于20 ns,当工作电压达到80 kV以上时,抖动可小于10 ns。文中设计的大气压空气电晕均压多间隙气体火花开关可用于直线脉冲变压器等脉冲功率系统,使用的基于电场模拟对电极结构进行优化的方法对设计其他类型的开关具有借鉴意义。

回归分析在漏磁定量检测中的应用

通过分析漏磁场，选取法向分量的峰峰值和峰峰值间距作为漏磁通信号的特征量。重点介绍了多元回归分析模型理论、参数估计方法和回归模型的假设检验，得到缺陷宽度、深度与峰峰值和峰峰值间距之间的回归模型，最后利用漏磁数据对回归模型进行了检验，结果表明预测缺陷宽度和深度的误差不超过10％，利用回归分析能够实现漏磁检测的定量化。

GH4199合金的热变形行为与微观组织演变

在变形温度为1050～1180℃、应变速率为0.1～10s-1、最大真应变为0.7的条件下,采用Gleeble-3500热模拟试验机研究GH4199合金的热压缩变形行为,得到该合金的热变形激活能及热变形方程式,建立合金的热加工图,并通过组织观察对其热加工图进行解释。结果表明:在实验条件下,GH4199合金均表现出动态再结晶特征;变形温度和应变速率对合金流变应力及相应峰值应变大小的影响显著,流变应力及峰值应变均随着变形温度的降低和应变速率的增加而增大;在真应变为0.1～0.7时合金的热加工图相似,随着变形温度的升高及应变速率的降低,能量消耗效率逐渐升高;在应变速率为0.01s-1时,能量消耗效率达到峰值,约为41%。

不同温度重度变形及退火对工业纯铝组织的影响

采用重度冷轧及退火工艺制备超细晶工业纯铝,利用透射电镜和显微硬度实验对比研究了室温轧制和深冷轧制(液氮)及退火工艺所得到的超细晶工业纯铝组织特性和硬度。结果表明:深冷轧制细化晶粒的能力高于室温轧制,前者等轴状超细晶粒尺寸约为0.5μm,后者则约为1μm;深冷轧制试样的硬度值均高于对应状态下的室温轧制试样,温度低于200℃退火时,硬度值变化平缓,显微组织处于回复阶段;高于200℃退火时,硬度值迅速下降后趋于定值,与原始退火态相当,显微组织处于再结晶阶段。

基于三维有限元法的漏磁场分析

针对磁偶极子模型和二维有限元法在分析漏磁场过程中存在的不足,采用三维有限元分析漏磁场。根据麦克斯韦方程组和三维有限元分析原理建立了数学模型。利用数学模型对漏磁信号进行了仿真分析,得到了三维磁通密度矢量图和它的径向分量曲面图,直观地显示了缺陷附近漏磁场的特点。同时研究讨论了缺陷长度、检测路径位置和提离值对漏磁信号峰峰值的影响。为进一步对漏磁场的研究打下基础。

温压缩变形过程中渗碳体的球化行为

在Gleeble-3500热模拟试验机上对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行温度为640-700℃、应变速率0．01-10s^-1，最大真应变为1的温压缩变形，采用扫描电镜研究了该过程中渗碳体片层的组织演变情况，并用DEFORM-3D软件模拟了温变形过程中试样内部等效应变的分布情况。结果表明，温压缩变形过程中存在着形变不均匀性，使得试样心部和边缘组织形态有明显差异，随着应变速率的降低，边缘层片状珠光体组织球化为粒状珠光体；在变形过程中珠光体组织主要发生渗碳体片层的球化，随着应变量、应变速率以及变形温度的增加，渗碳体球化率明显增大。

温变形高碳钢中超微细复相组织的特征及性能

在Gleeble-3500热模拟试验机上对原始组织为层片状珠光体的高碳钢进行单向温压缩变形,得到了超微细（α＋θ）复相组织。用SEM、TEM观察了微复相组织的组织特性,并对其显微硬度进行了表征。结果表明：试样心部铁素体基体发生了动态连续再结晶,而渗碳体片层则发生了球化;随着温变形后保温时间的延长（0～1000s）,超细铁素体晶粒和渗碳体颗粒均发生一定程度的长大,超细铁素体晶粒由最初的0.3μm长大至0.8μm,而渗碳体颗粒则由最初的0.1μm长大至0.3μm,对应的显微硬度则从300HV降至230HV。随着应变量和应变速率的增加,其显微硬度也随之降低,微观组织的差异导致其显微硬度的不同。

共析珠光体钢激光冲击处理后的组织演变

采用SEM、TEM及显微硬度等方法研究了原始组织为层片状珠光体的共析钢激光冲击处理后的组织演变与硬度变化规律。结果表明:单道次激光冲击即可实现共析钢表层铁素体晶粒超细化,等轴铁素体晶粒尺寸约为0.8μm;激光冲击产生的冲击波诱发材料表层产生高应变速率的塑性变形,渗碳体层片具有较好的塑性变形能力,冲击波中心区域渗碳体层片球化完全,渗碳体颗粒粒径约为50nm,而冲击波边缘区域渗碳体层片主要发生弯曲、扭折和断裂;塑性变形导致大量位错的产生使得冲击波中心区域材料表层的硬度相比冲击前提高约20%左右。

热处理对GH4199合金组织的影响

采用金相显微镜、扫描电镜（SEM）、X射线能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）及布氏硬度实验研究了热处理制度对GH4199合金组织和硬度的影响。结果表明：在10801180℃进行固溶处理,合金硬度随着加热时间的延长逐渐下降,固溶温度越低,达到稳定硬度值所需的时间越长,且稳定硬度值也就越高;随着固溶温度的增加奥氏体晶粒逐渐长大,超过1120℃后晶粒明显粗化;在1120℃以下,固溶处理时间对晶粒大小几乎没有影响;合金组织中含有大量的碳化物,主要以M6C形式存在,也有少量的M23C6和MC。随着固溶温度的增加和时间的延长,在晶界呈链状不均匀分布的碳化物逐渐溶解、粗化。

基于BP神经网络的漏磁定量化检测

漏磁检测是由铁磁材料制作的兵器部件的常用无损检测方法之一,检测中的难点是根据被测漏磁信号反演缺陷的几何参数。将BP神经网络应用于漏磁信号的反演中,对神经网络进行训练,建立了漏磁信号与缺陷几何参数之间的数学模型,利用测量漏磁信号和仿真数据对模型进行了检验。试验结果表明,BP神经网络能根据漏磁信号精确地预测缺陷的几何参数,为漏磁定量化检测提供了一种可行的方法。

超细晶粒高碳钢的研究现状及展望

晶粒超细化能同时提高材料的强度和韧性,是新一代钢铁材料研究与开发所追求的重要目标,而超细晶粒高碳钢则是新一代钢铁材料中具有重要发展前景的高性能结构材料。综述了超细晶粒高碳钢细化技术的主要研究成果,简述了高碳钢组织超细化的具体工艺、适用条件及应用情况等,并从工业应用角度分析了现有超细晶粒高碳钢制备技术的主要问题和研究方向。

基于径向基函数神经网络的漏磁信号反演

采用径向基函数神经网络的方法对漏磁信号反演进行了研究,由实验数据和仿真数据获得样本,在网络训练的基础上,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓图的网络映射,实现了缺陷二维轮廓图的漏磁反演,为漏磁定量化检测提供了一种可行的方法.

GCr15钢等径弯曲通道变形后的组织特性

在650℃采用等径弯曲通道变形(ECAP)方法对原始组织为层片状珠光体的GCr15钢进行了Bc方式的多道次变形。采用透射电镜和洛氏硬度等实验方法,对不同道次下的组织特性和硬度进行了分析。结果表明:冷变形和温变形都能使渗碳体片层发生球化,但一道次温变形情况下渗碳体球化程度明显高于冷变形一道次,硬度值由原始态(层片状珠光体)的42 HRC分别降至38 HRC(冷变形)、27 HRC(温变形),温变形二道次后,铁素体基体接近等轴状,平均晶粒尺寸约为0.4μm,球化完全的渗碳体颗粒粒径约为0.1μm,硬度值由27 HRC(温变形一道次)增至32 HRC左右。

GH199合金短期时效行为的研究

采用透射电镜（TEM）、布氏硬度实验研究GH199合金在650－1000℃温度区间内1－24h的短期时效行为。结果表明：在时效过程中γ′相形态经历椭圆形→球形→方形的转变,随着时效时间的延长γ′相尺寸逐渐增加;在700－800℃温度范围内进行时效处理,随着时效时间的延长合金硬度迅速增加而后逐渐趋于恒定,而在850－1000℃温度范围内时效时,随着时效时间的延长合金硬度迅速增加而后逐渐下降;合金在800℃时效时,合金硬度达到最大值HB388,且随着时效温度的升高,合金达到峰值硬度所需时间由8h缩短为2h。

冷轧退火对过共析珠光体钢组织和力学性能的影响

采用SEM、TEM、XRD及拉伸实验等方法研究了原始组织为层片状珠光体的过共析钢重度冷轧及退火后的微观组织及性能指标。结果表明:在重度冷轧及退火工艺下制备出了晶粒尺度均在亚微米量级的超微细复相组织(铁素体+渗碳体),其中等轴铁素体晶粒直径为0.5～0.8μm,晶界上钉扎着平均粒径为0.2～0.4μm球化完全的渗碳体颗粒,而晶界内则出现少量粒径为30～50 nm的渗碳体颗粒;在同一实验条件下,增大变形量、增加退火温度以及保温时间的延长,都能导致渗碳体球化程度的增加;与此同时,复相组织的强度指标显著下降,但其塑性指标明显上升;拉伸断口形貌特征也由脆性断裂(冷轧变形)转变为韧性断裂(退火态)。

深冷轧制变形对新型Ni-W-Co-Ta高密度合金显微组织与性能的影响

采用熔炼-浇铸-锻造流程制备新型Ni-W-Co-Ta高强度合金,并对Ni-W-Co-Ta合金经深冷轧制变形后的显微组织及力学性能演变规律进行表征。结果表明:随着变形量的增加,新型Ni-W-Co-Ta高密度合金中等轴晶粒沿轧制方向不断被拉长,同时产生大量的滑移带以协调剧烈的塑性变形,并最终形成纤维组织。变形量的增大导致位错密度急剧增大,位错交互作用显著加强,进而使晶粒尺寸细化至纳米量级;合金强度、硬度随着变形量的增加而显著提高,伸长率则急剧下降。断口形貌则由韧性断裂(未变形)向准解理-韧性混合型断裂转变(90%变形量)。