钢结构超声检测第一、二、三章
455页1、1,1,钢结构无损检测,廖绍怀,华中科技大学土木工程与力学学院,2013年04月,2,第一篇 无损检测概论 一、 无损检测的定义 无损检测技术(Non-Destructive Testing,简称NDT) 是第 二次世界大战后迅速发展起来的一门新兴的、多学科综合应用的工程科学。此项技术是在不改变及损伤被检对象的 各种性能(其中包括物理性能、化学性能、几何形状、表面状态等)的前提下,采用多种适用的方法对被检对象进行检测,以确定其质量,即确定该被检对象的实际使用 性能是否能满足事先设计的需要,以及确定其某些特性,如几何尺寸、所使用的材料、表面状况、均匀性、密度等。,3,二 金属探伤五种无损检测方法,4,三、无损检测五大常规手段的应用范围及性能对比,5,金属探伤五种无损检测方法性能对比(续),6,四、常用无损检测方法的识别界限,7,五、射线检测、超声检测对不同类型清晰的检出能力,8,无损检测人员的级别分为: 级(初级)-培训4周,通过理论考试、实际操作考试,取得证书后能进行检测,但不能编写检测报告(不负责检测结果的评定)。 级(中级) -培训4周,通过理论考试、实际操作考试,取得证书后既能进
2、行检测,又能编写检测报告。 级(高级) -培训2周,通过理论(含专门技术、通用技术)考试、编制工艺考试,能检测、编写检测报告还能解释标准、规范。 证书有效期: 4年 (5年),六、无损检测人员的资质,9,10,10,第二篇 超声波检测,第一章 超声波检测的物理基础,11,一、振动 1、振动的一般概念 1)定义:物体沿着直线或曲线在某一平衡位置附近作往复周期性的运动,称为机械振动。 2)例子: 直接觉察弹簧振子、钟摆和汽缸中活塞运动。 难以觉察固体分子的热运动,一切发声物体的运动以及超声波波源的运动。 3)描述: (1)周期T振动物体完成一次全振动所需要的时间,称为振动周期,用T表示。常用单位为秒(s)。 (2)频率f振动物体在单位时间内完成全振动的次数,称为振动频率,用f表示。常用单位为赫兹(Hz)。,第一节 振动与波动,12,2、谐振动 1)定义:最简单最基本的直线振动称为谐振动。 2)特点: (1)回复力大小与位移成正比,方向总指向平衡位置。 (2)振幅不变,为自由振动,其频率为固有频率。 (3)物体做谐振动时,只有弹性力或重力做功,其它力不做功,符合机械能守恒的条件,因此谐振物体
3、的能量遵守机械能守恒。在平衡位置时动能最大势能为零,在位移最大位置时势能最大动能为零,其总能量保持不变。 3)谐振动方程,13,3、阻尼振动 1)定义:振幅或能量随时间不断减少的振动。 2)特点:振幅不断减少,而周期却不变。阻尼振动受到阻力作用,不符合机械能守恒。,14,4、受迫振动 1)定义:物体受周期性变化的外力作用时产生的振动。 2)特点:受迫振动刚开始时情况很复杂,经过一段时间后达到稳定状态,变为周期性的谐振动。其振动频率与策动力频率相同,振幅保持不变。受迫振动物体受到策动力作用,不符合机械能守恒。 3)共振:受迫振动的振幅与策动力的频率有关,当策动力频率P与受迫振动物体固有频率w。相同时,受迫振动的振幅达最大值。这种现象称为共振。 4)共振在超声的应用:设计探头中的压电晶片时,应使高频电脉冲的频率等于压电晶片的固有频率;从而产生共振,这时压电晶片的电声能量转换效率最高。,15,二、波动 1、机械波和电磁波 机械波:机械振动在弹性介质中的传播过程。超声波是机械波。 电磁波:电磁振荡在空间的传播过程。X射线属于电磁波. 产生机械波必须具备两个条件: a.要有作机械振动的波源; b
4、.要有能传播机械 波的弹性介质。 波动的机理可以用物 质的弹性模型来说明。,16,弹性介质是由弹性力相联系的质点组成的。当一个质点受到外力作用时,该质点便围绕其平衡位置往复振动。由于质点间以弹性力相联系,该质点的振动会引起相邻质点的振动,而相邻质点的振动又会引起较远质点的振动,于是振动就由近及远地传播开去。 波动与振动是相互关联的,振动是波动的根源,波动是振动形式和振动能量的传播。这种传播是通过质点的连续位移变化来实现的,质点并不发生迁移。,17,2、波长、频率和波速 1)波长:同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离,用表示。常用单位为毫米(mm)或米(m)。 2)频率f:波动中,任一点在1秒内所通过的完整波个数。波动频率在数值上同振动频率,单位为赫兹(HZ)。 3)波速C:波动中,波在单位时间内所传播的距离,用C表示。常用单位为米/秒(m/s)或千米/秒(km/s)。 4)三者关系: C=f或=C/f 由上式可知,波长与波速成正比,与频率成反比。当频率一定时,波速愈大,波长就愈长;当波速一定时,频率愈低,波长就愈长。,18,例题1:已知钢中的纵波声速为5900m/s,横波声速为3
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