论文部分内容阅读
本文采用ANSYS有限元软件,对含有缺陷的碳纤维复合材料、不锈钢9Cr18、铸铝ZL201以及钛合金TC3进行了瞬态温度场有限元模拟计算。计算分析了缺陷深度、大小、厚度、热流强度、单脉冲和多次加热等因素对碳纤维复合材料热像温度差、对比度的影响;分析对比了不同试样材料和缺陷材料对热像温度差、对比度的影响。通过计算和分析,取得的主要结果和结论为:(1)当试样中含有表层缺陷、大缺陷、厚缺陷时,其对应的温度差、对比度峰值较大,说明表层缺陷、大缺陷、厚缺陷容易被检测到,且具有较高的理论检测灵敏度。(2)加热强度只改变热像温度差的变化,而对最佳检测时间和对比度没有影响。说明理论检测灵敏度和最佳检测时间与加热强度没有关系。(3)对碳纤维复合材料,内置不同大小、深度的空气缺陷做定量分析后,结果表明,当加热时间为0.05S,表面温度差峰值为0.2℃时,表层大缺陷在被检测时所需热流量最小;而深层小缺陷在被检测时所需热流量最大。(4)在总热输入一定,通过改变加热时间和热流密度研究单脉冲的计算结果表明,加热时间越短、热流密度越大,越有利于检测,且理论检测灵敏度较高。在总热输入一定,通过改变两次加热量大小以及两次加热量中间冷却时间的计算结果表明,间断性加热不利于检测,且两次加热量的如何分配以及加热量的连续性对理论检测灵敏度影响很大。(5)通过改变试样材料、缺陷材料,计算分析了不同材料对热像温度差和对比度的影响。结果表明,铸铝ZL201其材料的缺陷相对较易检测且具有较高的理论检测灵敏度,而碳纤维复合材料较难检测且其理论检测灵敏度较低。当缺陷为干燥空气时,缺陷较易检测且具有较高的理论检测灵敏度;缺陷为环氧树脂时,缺陷较难检测且其理论检测灵敏度较低。