Non-Destructive Testing of Structures Using Optical and Other Methods: A Review

Non-destructive testing (NDT) of structures is one of the most important tasksof the proper maintenance and diagnosis of machines and constructions structuralcondition. NDT methods contribute to the damage tolerance philosophy used in theaircraft design methodology as well as many other operation and maintenance programsof machinery and constructions. The following study is focusing on overviewing animportant group of NDT methods: the optical and other ones, which found broadapplicability in scientific and industrial studies nowadays. The paper discusses theselected most widely applicable methods, namely, visual testing, ultrasonic testing,radiographic testing, infrared thermography as well as electronic speckle patterninterferometry and shearographic testing. Besides the basic principles of testing usingthese methods, their potential applications in various industrial and technologicalbranches are broadly discussed. The analysis as categorization of the NDT methodsprovided in this paper may help in selection of such methods in diagnosis of varioustypes of structures and defects and damage occurring in these structures.

基于声学特征分析的镨钕合金无损检测方法研究

当前镨钕等稀土合金铸锭成品的质量检测工序均采用人工钻检法和化学分析法,存在着质检周期长、成本高、严重依赖人工经验等缺陷,本文基于声学特征分析的技术,结合传感器、信号处理、经典工程控制等理论,提出了一种无损的物理检测方法。首先对熔盐电解得到镨钕合金进行成分分析,确定其碳含量指标可作为金属质量的分类特征,并且依靠声学信号能判断金属碳含量;其次采集镨钕合金受到外界脉冲激励时的声学信号,通过分析声学信号的时域波形,建立镨钕合金碳含量与其声学信号特征的内在关联模型;最后正交实验结果表明,声学信号的时域特征能较好区别镨钕合金的高低碳差异。

建筑工程结构混凝土检测方法的选择与分析

结构混凝土是混凝土工程中的重要表现形式。结构混凝土因受各项物理力学、耐久性等要求,在其质量评定过程中难以采用最直接的钻芯法进行质量评价,急需找到最佳的质量评价方法。笔者阐述了几种无损检测技术在结构混凝土质量评价中的适用情况,以便在不同的结构尺寸、钢筋分布、结构工况等情况下能够快速、准确地选择所适用的无损检测方法。

基于截断型自适应交叉近似和奇异值分解的涡流无损检测模型

探讨了一种高效的三维涡流无损检测求解模型。该模型首次使用截断型自适应交叉算法和奇异值分解算法加速基于边界元法的涡流无损检测模型。该模型使用没有低频崩溃问题的Stratton‐Chu方程作为边界积分方程,然后使用Rao‐Wilton‐Glisson矢量基函数和脉冲基函数分别将等效面电流、磁流和磁场法向分量展开,通过Galerkin方法测试,得到阻抗矩阵。借助八叉树结构,根据块与块之间的距离关系将阻抗矩阵分为对角块、近区块和远区块,其中对角块和近区块使用边界元法直接计算存储,远区块通过综合运用自适应交叉算法、奇异值分解算法和截断核函数算法进行压缩存储。最后,以涡流无损检测基准问题为例,将运用该方法预测的结果与其他模型预测的结果以及实验结果相比较,验证了所提求解模型的准确性和有效性。

无损检测技术在承压设备接头检测中的应用研究

由于承压类设备输送物质的特殊性,接头部位非常容易出现松动。针对传统的接头检测方法受场地影响存在劳动强度大、检测效率低、结果可信度较低,非常容易引起泄漏或爆炸等问题,本文通过对传统的接头检测方法进行分析,提出了一种基于无损检测技术的承压设备接头检测方案,对多种无损检测技术进行了介绍,对硬件模块进行了设计,经现场应用表明本次设计方案检测新技术检测效率高、效果好、系统误判率≤0.30%,取得良好的应用效果。

接管焊缝超声相控阵多模全聚焦检测技术

接管角焊缝是承压设备的关键部位,也是易于出现危害性缺陷的薄弱环节,因此,针对该薄弱区域的定期检测非常重要。相对于传统超声无损检测,超声相控阵全聚焦对焊缝内部缺陷的定位和定量具有优势。提出了一种针对焊缝内部缺陷的超声相控阵全聚焦方法,将多模成像方法应用于小口径接管焊缝的缺陷检测,实现对焊缝内部缺陷的有效检出。同时,根据检测对象的实际尺寸,通过智能算法计算声束入射参数,选择最佳成像区域,获得了一种有效区域多模融合成像方法。试验结果表明,本方法可检出直径为0.53 mm的角焊缝内部气孔缺陷,相对于单视图成像和普通超声能够有效提高缺陷定量和定位的准确性。

预应力管道灌浆质量检测方法的现状和进展

文章通过分类比较的方法,介绍了目前国内外最常用的测试预应力管道灌浆质量的钻芯取样法、电磁波雷达法、X光、γ射线法、弹性波冲击回波法、超声波透射法以及透过等几种测试方法,认为基于冲击弹性波的一系列技术是可行和有发展前途的方法。

建立近红外方法用于阿莫仙胶囊流通环节的质量监测

目的：建立阿莫仙胶囊的近红外快速无损检测方法,用于该产品在流通环节的质量追溯及监测。方法：采用近红外一致性检验方法,在5100～9000 cm-1谱段,光谱预处理方法为二阶导数（17点平滑）和矢量归一化,以3批样品在3台仪器上所测量原始光谱建立预测模型。结果：模型阈值为Sum2=0.37（CI=3）,预测8批阿莫仙胶囊分别在3台仪器上所测量光谱的平均光谱、75批内地厂家生产的阿莫西林胶囊的平均光谱,以及经过法定方法确认的6批阿莫西林胶囊假药,正确率均为100%。结论：任意选择某厂家的3批样品在3台仪器上所测量的近红外光谱建立一致性检验模型,可用于对该厂家该药品在流通环节的质量监测。模型阈值根据参照光谱中Sum2最大的结果确定,可以初步将阈值设定为0.6。

表面裂纹长度的测量方法

表面裂纹长度的精确测量是准确获得表面裂纹扩展速率进而对材料或构件进行剩余寿命评估的基础和关键技术问题。本文将表面裂纹长度的测量方法归类为直读法、柔度法、电位法、探伤法和光学法,并对每种方法进行了介绍,比较其优缺点及适用范围,以便在实际工作中选择应用。

基于脉冲涡流/电磁超声复合检测方法的复杂缺陷检测

相比于电磁超声检测方法,脉冲涡流检测方法对于近表面缺陷具有较高检测灵敏度。而电磁超声信号本身包含脉冲涡流信号部分,基于此特点,开发了电磁超声/脉冲涡流的复合无损检测方法。首先,基于有限元理论开发了电磁超声/脉冲涡流复合信号的数值模拟方法;其次,提出了基于频谱分析、滤波等策略对混合检出信号进行信号分离提取的方法,并结合试验验证了所提方法的有效性;最后,基于复合检测方法对铝板中的三种类型缺陷(表面缺陷、底部减薄缺陷、复合缺陷)同时成功地进行了检测,验证了所开发复合检测方法的优越性。

飞机复合材料损伤无损检测方法及其选择

随着复合材料在飞机上的广泛应用,其损伤检测和修复问题变得越来越突出。论文介绍了飞机复合材料的损伤特征和可用于飞机复合材料损伤无损检测的目视、敲击、阻抗、谐振、超声、射线照像、红外热图和声发射等检测法,并结合实际介绍了不同类型复合材料结构和缺陷检测方法的选择。

三层复合结构热无损检测的建模与有限元仿真

论述三层复合结构板热无损检测(TNDT)的建模和基于有限元法的计算机仿真。在柱坐标系下建立三层复合结构板TNDT的数学模型;讨论用有限元法求解轴对称结构的瞬态热传导问题。利用有限元分析软件ANSYS模拟了热无损检测信息参数随缺陷大小和深度的变化,深入地分析缺陷参数(如大小和深度)与信息参数(如最大温差和最大对比度)的基本关系。结果显示,在缺陷深度一定时,最大温差与缺陷半径成正比,最大对比度与缺陷半径成正斜率的线性关系;而在缺陷半径一定时,最大温差和最大对比度与缺陷深度分别成一定的非线性函数关系。其研究结果为制定飞机上铝胶接结构板的热无损检测方案提供了有益的参考。

两种计算瑞利波理论频散曲线的传递法模拟对比

对目前计算层状介质中瑞利导波理论频散曲线的2类传递矩阵方法进行总结,分别利用2类传递矩阵方法对假定的层状介质模型进行模拟计算,比较了2类方法的特点。通过模拟计算结果可知,2类传递矩阵算法是一致的,但快速标量传递算法的计算速度比Abo-zena,Menke和Bixing Zhang等推导的传递矩阵算法快1倍多,并且其计算的稳定性和计算精度要优于后者,但在避免高频数值溢出方面,Bixing Zhang等推导的传递矩阵算法比快速标量传递算法要好。

以聚焦能量为导向导波非穿透型缺陷检测研究

为了达到导波的检测能量尽可能聚焦于缺陷处的目的,结合时间反转聚焦理论,采用模拟计算与实验研究相结合的方法对含有不同尺寸的非穿透型裂纹缺陷的管道进行检测研究,得到时间反转导波反射回波系数是直接导波反射回波系数的3倍,由此证明了时间反转法的时-空聚焦的特性,即时间反转导波同时到达缺陷位置,实现了能量的汇聚,论证了时间反转聚焦理论可用于管道导波的缺陷检测、提高小缺陷的检出能力。

移动式油管纵横缺陷检测系统的研制

根据磁性无损检测基本原理,对油管纵横向缺陷检测实现方法进行了研究,研制出移动式油管纵横缺陷检测系统.该系统在油管局部实施轴向和周向磁化,油管由电机主轴带动旋转,检测探头紧贴油管直线运动,从而实现对腐蚀坑、腐蚀孔等横向缺陷和杆状损伤、劈缝等纵向缺陷的综合检测.

电涡流传感器仿真开发与缺陷无损检测实验研究

金属表面缺陷电磁场分布情况是影响电涡流探测器灵敏度的主要原因。采用有限元方法和ANSYS工具,建立了电涡流探测器仿真过程中的有限元建模、材料特性定义、网格划分、边界条件设置、模型加载及模型求解等算法,对电涡流的电磁场分布进行仿真分析,并辅助设计电涡流探测器的线圈形状结构以及工作频率对传感器灵敏度的影响,并进行了实验研究,该技术可行,可指导电涡流探伤传感器优化设计和近表面缺陷无损检测。

超声平测法检测钢筋混凝土结构裂缝深度

已有的理论和试验研究主要解决的是裂缝的宽度检测,裂缝深度检测技术仍然是当今最热门的研究课题。文章介绍了超声平测法检测钢筋混凝土结构裂缝深度的基本原理,在此基础上推导了超声波在经过钢筋混凝土中的传播速度计算式;并验证了计算公式和试验原理的可行性;最后讨论了该检测方法的适用范围。

无缝钢管无损检测特殊过程的确认方法

阐述了无缝钢管无损检测特殊过程确认的内容(设备综合性能测试、无损检测人员资格及能力确认、无损检测管理体系与运行评价)、方法及步骤,提出了确认结论的处置原则、确认周期及再确认的要求,强调应保留所有的确认记录并根据确认情况形成整体确认报告。此确认方法及内容可供钢管制造企业在进行无损检测特殊过程确认时参考。

结构参数对蜂窝复合材料错位散斑检测结果的影响

为得到蜂窝结构参数对错位散斑无损检测结果的影响,运用有限元对真空加载下蜂窝结构错位散斑检测过程的变形情况进行了计算。基于周边固定支撑的圆形薄板在均匀载荷下变形的模型推导了蜂窝材料无损检测中缺陷离面位移最大值的理论公式。有限元软件对Abaqus进行了二次开发,分析了载荷、缺陷大小、蒙皮厚度及蜂窝层厚度对离面位移最大值的影响,在其他条件一定时,离面位移最大值与载荷成正比,与缺陷半径的4次方成正比,与蒙皮厚度的3次方成反比,与蜂窝高度无关。对蜂窝材料进行有限元仿真及错位散斑无损检测试验,验证了仿真的可靠性,为实际检测提供理论指导。

以聚焦能量为导向管道导波小缺陷检测研究

为了实现导波的检测能量尽可能聚焦于缺陷处。通过研究时间反转聚焦理论,对时间反转法中导波幅值表达式进行了推导,给出了一种基于时间反转聚焦理论超声导波检测管道缺陷的方法。同时对含有不同尺寸的非穿透型裂纹缺陷的管道通过数值模拟的方法,进行了管道缺陷的轴向与周向定位,得到了时间反转法后反射回波系数是直接导波反射回波系数的3倍,由此证明了时间反转法的时-空聚焦的特性,即时间反转导波同时到达缺陷位置,实现了能量的汇聚。采用理论与仿真结合的方式,论证了时间反转聚焦理论可用于管道导波的缺陷检测,提高小缺陷的检出能力。