32147字硕士毕业论文超声波检测及可视化技术分析

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：32147字

论点：检测,表面波,超声波

论文概述：

这是一篇超声医学论文，本论文分析了构件表面应力场的可视化要求,指出表达信息简明、清晰和可理解性强是其可视化技术的关键,是本课题研究的重点之一。

论文正文：

第一章导言

1.1无损检测技术发展研究现状综述

本发明适用于材料或部件内部缺陷的检测，也适用于铸件和焊缝的检测。(5)声发射技术需要检测外力或内应力作用下的材料或部件，声发射信号来自缺陷本身或结构的异常区域。除少数几种材料外，常见的金属和非金属材料在一定条件下都有声发射现象，因此声发射检测可以广泛应用。然而，由于难以解释声发射信号，声发射技术的应用受到限制。(6)光全息无损检测适用于脱粘、脱层、气孔、蜂窝芯损伤、冲击损伤等缺陷的检测。金属和非金属蜂窝结构、层压结构和复合材料，以及印刷电路板焊点和反应堆核燃料组件的检测。

1.2超声波无损检测的研究现状及常用检测方法

超声波是一种频率高于20千赫的弹性波，人耳听不见。超声波检测是一种常见的无损检测方法，原理简单，设备轻便，可实现现场或在线检测，对人体无害。随着计算机和信息处理技术的飞速发展，超声波检测的可靠性和直观性也得到了极大的提高。目前，超声波检测技术已经广泛应用于工业生产的各个部门，无论是航空空航空航天和国防工业，还是铁路、桥梁、石油、化工、电厂和矿山等。超声波检测技术正被越来越多的应用于提高产品质量，确保安全运行，取得了显著的经济效益和社会效益。例如，美国600家电力公司下属的近10，000家电厂主要使用超声波检测来控制机组质量，确保电厂的正常运行。测试的可靠性达到85%。超声波检查包括超声波工业检查和超声波医学诊断。超声波工业检测包括两个部分:一是检测，即介质内部缺陷的检测，称为无损检测。第二是测量，即介质特性的确定、质量评价和参数确定。用于超声波检测的频率范围从可听频带(用于混凝土检测，最初不是超声波)开始到100兆赫兹。金属材料超声波探伤的超声波频率一般在0.5-20兆赫和20兆赫之间。当超声波在物体中传播时，它总是携带着代表其物理性质的各种信息。用来分析和评价待测物体性能的仪器称为超声波检测仪(ultrasonic detection instrument)，它利用超声波的各种传播特性提取这些信息。超声波检测器的发射电路发射具有一定频率和功率的高频电信号，并激励超声波换能器转换成超声波，超声波被发射到被检测物体上。然后其接收器检测待测物体中的声场特性，例如声速、声衰减、声压分布或频谱分布以及其他声学参数，从而检查和评估待测样品的性能和质量。基于这一原理的超声波检测仪器有很多种，如声速仪、声衰减仪和测厚仪。测试液体浓度、密度、粘度、流速和流速的仪器；测量应力、硬度、硬度、料位和液位的仪器；用于地层破裂、空孔测量、岩石孔隙度、含水量测试装置等。，都属于超声波检测技术。

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第二章超声波检测理论及实现技术研究

2.1应力超声波检测技术

可见，超声波检测技术在材料强度测试、应力分析和断裂损伤研究中发挥着重要作用。声波检测原理简单，设备轻便易携带。可实现现场或在用检测，超声波对人体无害。随着计算机和信号处理技术的发展，超声波检测已经成为最常用的部件或材料无损检测和评价方法。当超声波在物体中传播时，它总是携带各种表征其物理性质的信息。因此，利用超声波的各种传播特性并提取这些信息，可以分析和评估被检测对象的性能。许多结构或材料对超声波是透明的，因此可以通过测量与介质的特性和状态相关的非声学量来分析材料的特性和评估结构的质量，所述非声学量例如是材料的粒度、弹性常数、硬度、厚度、应力和温度，以及描述材料声学特性的一些超声参数之间的关系，例如声速、衰减和声阻抗。在工程应用中，人们发现许多事故与材料或部件的应力直接或间接相关。对应力敏感的超声波型土壤需要纵波、横波和表面波。在早期的超声波应力测试技术中，纵波速度大多作为转换参数。通过大量实验和现场使用，发现纵波和横波速度综合反映应力的方法更有效。由于在某些场合需要测量大多数材料或部件的表面缺陷或应力，表面波应力测试技术也得到了广泛的关注和应用。

2.2表面波及其声学炸弹效应

近年来，表面波常被用于超声波无损检测，以检测固体表面的裂纹和应力，而“J”表面波被广泛应用于超声波电子器件制造中。因此，表面波的特性引起了广泛的关注。超声波在介质中传播的波污染取决于介质本身的固有特性和边界条件。当超声波在介质中传播时，如果介质中仅不发生阻尼变形，即拉伸变形，则仅存在超声波纵波，并且介质颗粒的振动方向与超声波的振动方向相同。如果发生剪切变形，超声波剪切波仍然存在，介质颗粒的振动方向和超声波的传播方向相互垂直。当超声波入射到不同介质的界面时，界面将对波的传播产生重要影响。一般来说，波模转换、传播方向的改变和能量的重新分配都会发生在固体介质的表面。表面波探头是一种产生表面波的传感器。表面波产生的机理将在后面讨论。表面波是一种沿介质表面传播的机械波。它具有以下特点:(1)在表面波的传播中，受扰粒子在介质表面的振动轨迹是椭圆的；(2)表面波沿介质深度方向传播的最大有效距离相当于两个波长。振幅在离表面四分之一波长的深度处最强。振幅随着深度的增加而迅速衰减。事实上，振动在离地表不止一个波长的地方几乎消失了。因此，当表面波用于检测时，通常可以发现介质表面上一个波长深度内的缺陷，而近表面内的缺陷(表面裂纹和表面应力)非常敏感。

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第三章部件的表面波声波炸弹试验22

3.11典型部件的应力状态22

3.2组件27的表面波声波炸弹实验

第四章构件应力场可视化技术研究……31

4.1科学计算可视化概述31

4.2构件应力场的可视化研究与分析35

4.3构件应力场40的可视化方法及实现技术

第五章可视化系统的设计与开发46

5.1可视化系统的总体设计46

5.2可视化系统流程图…48

5.3可视化系统的一些模块介绍……50

第五章可视化系统的设计与开发

5.1可视化系统的总体设计

为了实现实时或准实时可视化，硬件必须满足以下两个要求:高速、大规模的数据存储和处理能力以及高速、高质量的图形或图像处理能力。高性能图形处理计算机(如图形工作站或高端微型计算机)无疑扮演着最重要的角色。图形工作站与普通工作站的主要区别在于图形处理速度快，图形显示质量高。另一方面，高级微型计算机需要配备图形加速器和高性能显示卡和显示器。由于视觉分析涉及大量数据，因此需要足够大的外部内存。此外，为了记录屏幕上显示的图片，需要高质量的彩色硬拷贝设备来记录静态图片和动态图片。在开发面向应用的可视化软件时，我们需要认真考虑上述问题。此外，应该考虑界面可视化。可视界面使用带有各种按钮的图片，而不是命令作为操作系统用户界面和软件工具用户界面。它的语义暗示图形令人耳目一新。可视界面还在屏幕上显示数据结构和程序控制结构。当程序执行时，活动程序对象的相应图形在明暗和颜色上发生变化，从而感知程序的动态行为。此外，采用屏幕多窗口技术的视觉界面还可以将视觉模型的原始数据输入(包括修改)、视觉系统参数调整的文本和图形输出、中间结果和计算结果收集到同一屏幕上的不同窗口中，或者作为前景窗口和背景窗口弹出，所有这些都可以使用户通过图形从几个不同的层次同时观察程序的运行。

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结论

从无损检测技术的发展现状来看，要求检测方法能够实现在役检测且对人体无害变得越来越重要。超声波检测是一种广泛使用的无损检测方法。近几十年来，它得到了极大的发展，已成为材料或结构无损检测和评估的最常用方法。与其他无损检测方法相比，超声波检测具有许多无可比拟的优势，并且由于许多材料对超声波是“透明的”，超声波可以直接用于检测实际的部件或材料。在各种部件的使用过程中，表面裂纹和表面应力是导致各种损坏和失效的主要因素之一。因此，有必要找到一种有效、准确的表面应力场检测方法，声弹性检测技术是一种很好的选择。在分析构件应力分布和失效的基础上，研究了构件表面或残余应力的声弹性检测技术，并从弹性波理论推导出表面波传播速度与金属构件应力之间的关系，得到了实验验证。同时，为了利用计算机技术对检测结果进行分析，实现了声速测量实验和测量结果的计算机数字采集，便于应力场检测实验结果的可视化。

参考文献(省略)