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《南昌航空大学》 2017年
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镶铸涡轮双金属结合面缺陷超声检测方法研究

胡文绸  
【摘要】:涡轮作为航空发动机的核心部件,工作环境恶劣,涡轮叶片、轮盘所处温度与载荷有较大差异。而采用新型双金属镶铸工艺生产的涡轮因其一体性好、易于加工、成本较低等特点,具有传统榫槽和榫齿连接结构涡轮所不具备的优势。双金属镶铸涡轮因其特殊制作工艺,在双金属结合面处易出现结合不良等缺陷,因此对结合面缺陷的检测十分重要。对于此种双金属镶铸工艺制作的涡轮,结合面结构复杂且缺陷存在于内部,常规检测手段无法对其进行检测。本研究利用小角度纵波探头和超声相控阵探头作为发射探头,使用双探头侧反射法对结合面进行检测。并利用有限元仿真软件对接收波形进行辅助判别,主要工作内容如下:首先,对涡轮的几何结构特征进行分析,研究双探头侧反射法检测双金属结合面可行性。对涡轮轮盘的声学特性进行测量与分析,利用声学参量对结合面缺陷波形特征进行识别。其次,利用Comsol Multiphysics有限元软件对单涡轮轮盘、平底孔缺陷涡轮,粘接缺陷涡轮中小角度纵波传播规律进行仿真模拟。并依据应力云图和探测点波形图对接收波形进行分析。最后,使用小角度纵波探头和超声相控阵探头作为发射进行检测。选择最佳检测探头参数,制作三类人工缺陷模拟试样,搭建双探头侧反射法检测系统,设计涡轮结合面检测流程。对模拟试样进行检测,并对不同缺陷波形对比分析及定位。研究结果表明,确立了双探头侧反射法对双金属结合面缺陷进行检测。有限元仿真接收波形首先出现为直通波,随后为侧壁或缺陷反射波,通过缺陷反射波的有无及幅值对缺陷进行判定。小角度纵波探头检测表明,通过两种探头分三段可对结合面全部覆盖,且接收波形与仿真规律一致。利用相控阵探头配合15°楔块降低直通波干扰,相控阵的偏转和聚焦可对结合面进行检测并极大简化检测流程。
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:V263;TB559

【参考文献】
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