多层各向异性再制造零件超声散射和衰减研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:choster
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增材制造技术是废旧零件再制造中的重要修复手段,超声检测是无损检测中最常见的检测方法之一。由于修复处的金属材料经历反复加热、熔化、冷却、凝固产生层层堆叠的形貌,具有非均质各向异性的组织特点,使其在检测时对超声波产生衰减,散射的干扰,对缺陷的识别和结果分析带来困难。因此,总结并区分材料本身对超声波的影响的重要性凸显。为了探究超声波经历各向异性组织内部产生的变化并总结规律,有限元模拟可以较好的解决这一难题。本文利用有限元模拟建立微尺度多层各向异性焊缝模型,并对焊缝模型进行不同频率的超声波传导,探究组织的各向异性和超声频率对超声波的影响和作用规律。本文的主要工作有:(1)通过对5A06铝合金进行激光熔覆实验,采取两种试验方案对接焊和堆焊来获取多层非均质焊缝组织形貌,进行光镜、EBSD和纳米压痕实验,获得不同方向上硬度和弹性模量以及晶粒形貌、分布、取向的特点。实验结果表明:铝合金焊缝底部为沿熔合线垂直生长的柱状晶,中部为等轴晶,顶部为枝晶。焊缝底部为沿着熔合线分布生长的平面晶,中部和顶部为胞状晶和枝晶。在水平和垂直两个不同方向上测量硬度和弹性模量,得出在焊缝区域的数值,证明焊缝是晶粒非均匀分布并且组织性能是各向异性的。(2)利用实验观测获得的非均质组织形貌,结合matlab、ansys和abaqus软件,运用voronoi数学原理,建立微尺度有限元焊缝模型,并将测量的弹性模量输入模拟软件中的参数进行模型修正,最后将汉宁窗调制的不同频率的超声波形导入模型,获取非均质组织中的取向、尺寸大小和形状以及超声频率对波形的影响结果。(3)将使用不同频率检测的焊缝波形与不同频率的模拟波形对比,验证有限元焊缝模型的准确性,并总结组织的各向异性对超声的散射影响和衰减作用规律。
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