数字散斑剪切干涉结构缺陷检测研究

论文摘要

结构缺陷包括结构表面的缺陷和结构内部的缺陷,表面的缺陷通常是可见的,易于观察和检测,而内部的缺陷却具有隐蔽性和危险性,其检测过程比较困难。目前国内外用于结构缺陷检测的方法如磁粉检测法、涡流检测法、超声检测法、X射线检测法等,已经在其适用范围内得到了广泛的应用,解决了许多实际问题,但在结构内部缺陷的定量研究上,国内外相关文献很少。因此研究开发出一种可以用于检测内部缺陷的方法,成为工程和技术界关心的课题。本文从现代光测力学、弹性力学以及有限元计算的角度,应用数字散斑剪切干涉法和相移技术对缺陷进行了研究和分析,得到了一些有价值的结果。将数字散斑剪切干涉法和相移技术应用于结构内部缺陷检测的研究,合理设计典型试件,运用不同的加载方式进行实验,比较了各种加载方法在实验过程中的优缺点,气压加载较易控制且稳定性好,因此选用气压加载的方法并设计了一种新型气压加载装置,运用数字散斑剪切干涉仪进行了一系列实验,并进行了数据分析,为实验的进一步开展奠定了基础,提出了改进建议。本文研究结构内部缺陷的检测方法,应用弹性薄板理论模拟含缺陷试件在载荷作用下的变形,该研究可用于当试件与缺陷覆盖层的厚度远小于其对应的直径的试件检测。将理论模型、数值模拟和实验研究三者结合在一起,各发挥所长,相互补充,使检测方法更有效。成功地运用数字散斑剪切干涉法离面位移导数测量系统和高质量的相移技术对含缺陷试件进行了受载变形检测,说明了数字散斑剪切干涉法对结构内部缺陷检测的可行性和突出优点。将数字散斑剪切干涉法应用于结构内部缺陷的检测,不仅为结构检测提供了新的检测方法,同时也拓展了数字散斑剪切干涉法实验力学的应用领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表清单
• 注释表
• 第一章 绪论
• 1.1 结构缺陷检测技术研究现状
• 1.2 课题选择依据
• 1.3 本论文的主要工作和研究意义
• 第二章 结构内部缺陷的理论研究
• 2.1 有内部缺陷结构模型的建立
• 2.1.1 薄板小挠度弯曲问题的的基本假设
• 2.1.2 外大圆薄板基本方程
• 2.1.3 内小圆薄板基本方程
• 2.2 模型在不同载荷作用下的变形分析
• 2.3 不同缺陷直径试件在不同载荷作用下的变形分析
• 2.4 不同缺陷深度试件在不同载荷作用下的变形分析
• 第三章 结构内部缺陷的有限元研究
• 3.1 有限单元法及 ANSYS 概述
• 3.1.1 有限元单法的简介
• 3.1.2 有限元法分析过程
• 3.1.3 ANSYS 简介
• 3.1.4 ANSYS 分析的基本过程
• 3.2 有缺陷结构在均布载荷作用下的有限元分析
• 3.3 不同缺陷半径模型在不同载荷作用下的变形分析
• 3.4 不同缺陷深度试件在不同载荷作用下的变形分析
• 第四章 散斑计量基础
• 4.1 激光散斑现象
• 4.2 散斑计量原理
• 4.2.1 单光束散斑干涉技术
• 4.2.2 双光束散斑干涉技术
• 4.2.3 散斑剪切干涉技术
• 4.3 相位检测技术
• 4.3.1 时间相移干涉法
• 4.3.2 空间相移干涉法
• 4.3.3 相位展开技术
• 4.4 激光散斑检测技术的加载方法
• 4.4.1 热加载方法
• 4.4.2 压力差加载方法
• 4.4.3 振动加载方法
• 4.4.4 机械力加载方法
• 4.4.5 冲击力加载方法
• 4.4.6 微波加载方法
• 第五章 结构内部缺陷的DSSPI 实验研究
• 5.1 DSSPI 检测的硬件设备
• 5.1.1 基本原理
• 5.1.2 仪器组成
• 5.1.3 仪器的调试
• 5.2 散斑图像的采集和处理系统
• 5.2.1 散斑图像采集系统
• 5.2.2 散斑图的处理系统
• 5.2.3 实验结果和数据分析
• 5.3 缺陷的定量判定
• 第六章 误差分析和改进方案
• 6.1 误差分析
• 6.2 改进方案
• 第七章 结论及展望
• 7.1 结论
• 7.2 创新和贡献
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文