基于脈沖渦流熱成像的鋼結構應力檢測方法研究.pdf

1、鋼結構因具有強度高、材質均勻、塑性和韌性好等良好的物理性能而被廣泛應用于機械、橋梁、建筑等多個領域，應力狀態(tài)是鋼結構安全狀態(tài)評價的重要指標，鋼結構應力檢測是維護鋼結構良好性能的有力工具，對于預防安全事故的發(fā)生具有重要意義。為了推動應力檢測技術在鋼結構領域內的發(fā)展，本文提出了一種基于脈沖渦流熱像技術的鋼結構應力檢測方法，通過理論分析、仿真模擬、算法研究以及試驗驗證，分析了脈沖渦流激勵下鋼結構應力信息與加熱溫度信息之間的內在關系，研究了鋼結

2、構在脈沖渦流激勵下的應力檢測方法，對于推動紅外熱像檢測技術在應力檢測領域的發(fā)展具有重要意義。
　　本文主要研究內容如下四個部分：
　　1)概述脈沖渦流紅外熱像檢測的基本原理，運用力學、電磁學、熱力學等相關理論，研究影響鋼結構電磁感應加熱的因素，并對各因素進行理論分析，通過研究脈沖渦流激勵下應力與加熱溫升的內在聯(lián)系，建立應力場、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型磁芯上進行感應加熱的激勵探頭，該激勵探頭通過參數(shù)設計能夠實現(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)，設計了完整的激勵探頭模型，并對其加熱效果進行了評價；研究了力熱耦合的仿真方法，構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)應力與被測區(qū)平均溫升的關系，仿真研究了鋼板厚度變化對加

4、熱溫升的影響規(guī)律。
　　3）根據電磁感應加熱過程中鋼結構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)律的應力檢測方法，并以仿真數(shù)據為基礎，構建了以應力、加熱時間及該時刻對應溫升為變量的應力檢測方程。選取某時刻及其對應的被測區(qū)域平均溫升，即可根據應力檢測方程求得被測區(qū)域的應力值，并可通過多次求解綜合評估的方法減小因非應力因素所造成的誤差。
　　4）搭建試驗平臺，以 Q235鋼板為研究對象設計了試驗方案，通過處理分析