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传感器在金属裂纹检测中的应用

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传感器在金属裂纹检测中的应用

传感器在金属裂纹检测中的应 用 引言 随着社会的发展 ,我们生活的四周可以说 到处可以看到钢铁等金属的使用。随着金 属使用的日益广泛,它所带来的安全问题 日益引起人们的关注,各种检测金属裂纹 的方法被人们所发明并广泛应用。在这些 方法中传感器的应用越来越多,各种传感 器被人们所发明并应用 。 检测金属裂纹的三种方法 • 基于电位法原理的金属结构裂纹监测 • 新型电子传感器在微裂纹检测中的应用 • 应用脉冲涡流检测金属表面裂纹 基于电位法原理的金属结构裂纹监 测 • 设计原理 疲劳失效是金属结构在使用过程中最基本的最主要的破坏模式,通常 金属结构的疲劳裂纹是从结构表产生、扩展的,为了避免灾难性事故 的发生,目前多采用周期性的维修方式,即运用无损探伤的方法对关 键结构进行周期性的检修来保证安全。在此,选用 LY12铝合金板材中 心孔试件 (如图 1所示 )为研究对象来阐述传感器的设计方案。 基于电位法原理的金属结构裂纹监 测 拟研制的金属结构裂纹监测传感器的安装位置及形状如图 2所示,该 传感器主要由导电覆层和绝缘层两部分构成。其中核心元件为由特殊 的表面处理方法制备的导电覆层,当恒定电流经由 C点从传感器通过 时,将在传感器中产生一定的电场;如果金属构件表面出现裂纹,由 于随附损伤,传感器膜层也会出现裂纹,其电场将发生变化;裂纹的 位置、长度不同,其对电场的影响不同,从而传感器的输出信号也不 同;因而可以通过测量分析传感器的输出信号,实现对裂纹位置及扩 展情况的监测。 基于电位法原理的金属结构裂纹监 测 • 传感器的输出特性分析 通过建立裂纹监测传感器的有限元模型,运用该模型分析了传感器的电场及 各监测点之间的电位差,仿真结果与试验结果吻合较好。通过对传感器进行 仿真分析,得到了裂纹沿径向单边、双边扩展时各监测点之间电位差的变化 特征和确定裂纹长度的方法。 • 式中:裂纹沿径向双边扩展时裂纹长度 a的单位为 mm; 的单位为 mV; 734mV为没有裂纹时 AC间的电位差。 基于电位法原理的金属结构裂纹监 测 • 传感器的优点 该传感器因与金属基体绝缘,所以适用于所有的金属结构, 同时因其基于电位法原理且直接与结构裂纹相关联,故具 有信号处理简单、成本低、可靠性高等。 新型电子传感器在微裂纹检测中的应用 •设计原理 疲劳过程中的塑性变形同表面氧化层的位错攀移及增殖有

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