[發(fā)明專利]基于矢量反求的球殼構(gòu)件內(nèi)表面縱傷隨變斜入射掃查檢測(cè)法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310575310.5
• 申請(qǐng)日: 2023-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN116626161A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周世圓;杜佩承;鄧垚;程宇涵;曹宇欣;唐賽明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04;G01N29/26
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 楊常建

本發(fā)明公開了一種基于矢量反求的球殼構(gòu)件內(nèi)表面縱傷隨變斜入射掃查檢測(cè)法，該檢測(cè)法包括以下步驟：內(nèi)表面母線離散；外表面入射點(diǎn)位信息求解；掃查軌跡點(diǎn)位信息求解；對(duì)側(cè)掃查軌跡點(diǎn)位信息求解；雙側(cè)隨變斜入射C掃檢測(cè)：采用步驟三和步驟四得到的雙側(cè)隨變軌跡，對(duì)變厚球殼構(gòu)件進(jìn)行超聲水浸掃查，得到變厚球殼構(gòu)件內(nèi)表面縱傷的超聲C掃檢測(cè)圖像。上述檢測(cè)法能夠?qū)崿F(xiàn)變厚球殼構(gòu)件內(nèi)表面、近內(nèi)表面縱傷缺陷的檢出，避免漏檢。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于矢量反求的球殼構(gòu)件內(nèi)表面縱傷隨變斜入射掃查檢測(cè)法。

背景技術(shù)

變厚球殼構(gòu)件在航空航天、武器彈藥、能源與交通運(yùn)輸、等工業(yè)領(lǐng)域中普遍存在。在加工成型過程中產(chǎn)生的微小裂紋在服役過程中受各種外部載荷作用不斷發(fā)展，最終導(dǎo)致整個(gè)變厚球殼構(gòu)件失效。因此，裂紋缺陷檢測(cè)始終是構(gòu)件無(wú)損檢測(cè)的必備環(huán)節(jié)，對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量和裝備運(yùn)行可靠性具有重要作用。

超聲斜入射廣泛應(yīng)用于裂紋無(wú)損檢測(cè)。變厚球殼構(gòu)件形狀特殊，具有變壁厚、非同心、雙曲表面等特點(diǎn)，采用常規(guī)斜入射對(duì)其內(nèi)表面縱傷檢測(cè)時(shí)，超聲波在曲面構(gòu)件的多個(gè)表面發(fā)生多次反射與折射，路徑復(fù)雜，無(wú)法獲得缺陷反射回波，造成漏檢。

常規(guī)斜入射檢測(cè)中，入射波在裂紋法向橫切面內(nèi)以一定角度斜入射至工件內(nèi)部，在內(nèi)表面縱傷處產(chǎn)生端角反射，形成缺陷回波。但對(duì)于變厚球殼構(gòu)件，內(nèi)外表面法向橫切面不在一個(gè)平面內(nèi)，折射波在內(nèi)表面縱傷處反射至遠(yuǎn)離原聲波入射路徑方向，不能形成端角反射，換能器采集不到缺陷回波，無(wú)法實(shí)現(xiàn)內(nèi)表面、近內(nèi)表面縱傷裂紋缺陷檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種基于矢量反求的球殼構(gòu)件內(nèi)表面縱傷隨變斜入射掃查檢測(cè)法，能夠?qū)崿F(xiàn)變厚球殼構(gòu)件內(nèi)表面、近內(nèi)表面縱傷缺陷的檢出，避免漏檢。

本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

基于矢量反求的球殼構(gòu)件內(nèi)表面縱傷隨變斜入射掃查檢測(cè)法，該檢測(cè)法包括以下步驟：

步驟一，內(nèi)表面母線離散；

步驟二，外表面入射點(diǎn)位信息求解：為采用45°橫傷斜入射檢測(cè)，對(duì)內(nèi)表面母線任一離散點(diǎn)法向矢量，在縱傷法向橫切面內(nèi)旋轉(zhuǎn)45°獲得折射聲束矢量，求解折射聲束矢量與外表面輪廓表達(dá)式，得到交點(diǎn)的坐標(biāo)與法向矢量，即外表面聲束入射點(diǎn)位信息；

步驟三，掃查軌跡點(diǎn)位信息求解：由步驟二得到的折射聲束矢量與外表面聲束入射點(diǎn)法向矢量求得其夾角，即折射角；根據(jù)斯奈爾(Snell)定律，求得入射角；在折射聲束矢量與外表面聲束入射點(diǎn)法向矢量構(gòu)成的平面內(nèi)，對(duì)外表面聲束入射點(diǎn)法向矢量以入射角旋轉(zhuǎn)，得到入射聲束矢量；根據(jù)外表面入射點(diǎn)坐標(biāo)、入射聲束矢量與檢測(cè)水程，求得聲束出射點(diǎn)的坐標(biāo)；出射點(diǎn)坐標(biāo)和入射聲束矢量構(gòu)成一側(cè)掃查軌跡點(diǎn)位信息；

步驟四，對(duì)側(cè)掃查軌跡點(diǎn)位信息求解：在步驟二內(nèi)對(duì)內(nèi)表面母線任一離散點(diǎn)法向矢量在縱傷法向橫切面內(nèi)旋轉(zhuǎn)-45°的情況下，重復(fù)步驟二、三，求得對(duì)側(cè)掃查軌跡點(diǎn)位信息；

步驟五，雙側(cè)隨變斜入射C掃檢測(cè)：采用步驟三和步驟四得到的雙側(cè)隨變軌跡，對(duì)變厚球殼構(gòu)件進(jìn)行超聲水浸掃查，得到變厚球殼構(gòu)件內(nèi)表面縱傷的超聲C掃檢測(cè)圖像。

更進(jìn)一步地，步驟一的內(nèi)表面母線離散具體為：根據(jù)變厚球殼構(gòu)件的三維模型得到內(nèi)表面母線，并進(jìn)行等間距離散，獲得內(nèi)表面母線各離散點(diǎn)位信息。

更進(jìn)一步地，離散點(diǎn)位信息包括坐標(biāo)及法向矢量。

更進(jìn)一步地，在步驟五中，應(yīng)用超聲掃查系統(tǒng)對(duì)變厚球殼構(gòu)件進(jìn)行超聲水浸掃查。

有益效果：