發(fā)布時(shí)間：2020-07-22 12:26

【摘要】：壓力容器作為一種密閉設(shè)備在工業(yè)上應(yīng)用廣泛,在石油化工、軍工業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)冶煉等方面不可或缺。伴隨應(yīng)用的廣泛性而來(lái)的問(wèn)題是壓力容器的失效問(wèn)題。一旦失效,輕則造成經(jīng)濟(jì)損失,重則會(huì)引發(fā)爆炸、人員傷亡等事故。因此,在事故發(fā)生前檢測(cè)出造成壓力容器失效的原因并加以排除一直是一個(gè)重要課題。壓力容器失效前的早期缺陷可能只是表面細(xì)小的裂紋,通常難以肉眼辨識(shí)。目前工業(yè)上有很多無(wú)損檢測(cè)手段,可以在避免破壞壓力容器的情況下檢測(cè)缺陷,但傳統(tǒng)的檢測(cè)手段通常費(fèi)人工且檢測(cè)效率不高或者成本高昂。為了解決以上問(wèn)題,本文通過(guò)使用渦流脈沖熱成像檢測(cè)手段,通過(guò)壓力容器溫度分布辨識(shí)缺陷,并結(jié)合廣義形態(tài)成分分析算法和邊緣檢測(cè)算法對(duì)表面裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:基于渦流脈沖熱成像檢測(cè)原理和有限元分析原理建立仿真模型,仿真研究影響壓力容器表面溫度分布的因素,分析裂紋對(duì)壓力容器表面渦流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的影響,以及溫度與裂紋尺寸及壓力容器表面曲率的關(guān)系。基于渦流脈沖熱成像原理搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),通過(guò)對(duì)人工制造的裂紋和自然形成的裂紋的研究,分析裂紋深度及加熱時(shí)間對(duì)溫度的影響對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)合廣義形態(tài)成分分析和Sobel邊緣檢測(cè)算法,對(duì)仿真及實(shí)驗(yàn)獲得的熱圖像進(jìn)行去噪并提取缺陷高溫區(qū)域邊緣信息,分析廣義形態(tài)成分分析算法對(duì)圖像的去噪效果以及裂紋深度與去噪效果的關(guān)系,并比較是否經(jīng)過(guò)去噪的圖像在邊緣檢測(cè)上的差異以及八方向Sobel邊緣檢測(cè)手段相比傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)手段的優(yōu)勢(shì),并分析圖像的灰度值與裂紋深度和加熱時(shí)間的關(guān)系。本文通過(guò)對(duì)壓力容器的仿真和實(shí)驗(yàn)研究,證明了渦流脈沖熱成像檢測(cè)技術(shù)可以應(yīng)用于壓力容器曲面殼體裂紋檢測(cè)上,研究了影響壓力容器裂紋處溫度分布的主要因素,提出了利用溫度升高比衡量裂紋深度的方法。并且提出利用廣義形態(tài)成分分析減少熱圖像噪聲干擾以突出缺陷,分析了去噪效果與裂紋深度的關(guān)系,然后結(jié)合Sobel邊緣檢測(cè)手段提取出裂紋缺陷高溫區(qū)域邊緣信息,給出了利用裂紋缺陷處高溫區(qū)域的灰度值突變的特征判斷裂紋深度的方法。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.41;TH49
【圖文】：

第一章 緒 論 研究背景及意義壓力容器是用于盛裝氣體或液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，通常工作在等環(huán)境中，或者用于易燃易爆等氣液體的盛裝。壓力容器的用途極為廣泛、軍工、醫(yī)療等領(lǐng)域都有重要作用，其中以在石油工業(yè)與化學(xué)工業(yè)中使用這兩種行業(yè)中使用的壓力容器就占總數(shù)的一半左右。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展器也正朝著功能增多、用途專業(yè)等方向發(fā)展。在不同的研究領(lǐng)域中，壓力著不同的作用，應(yīng)用條件非常復(fù)雜，甚至近于苛刻。新制容器和在役容器陷，會(huì)對(duì)壓力容器安全產(chǎn)生很大的隱患，一旦失效可能造成嚴(yán)重事故。有，壓力容器材料上以及生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的缺陷有 2/3 左右是表面缺陷，而上的缺陷有 90%是表面缺陷或者由表面缺陷造成的缺陷[1]，如圖 1-1 所示成為事故發(fā)生的誘因，在工業(yè)中存在著巨大的隱患。若不能有效地檢測(cè)出造成重大的工業(yè)事故。

圖 1-2 各類壓力容器從壓力容器在使用中發(fā)揮的作用分類，主要包含儲(chǔ)存壓力容器、換熱壓力壓力容器和分離壓力容器。儲(chǔ)存壓力容器用于儲(chǔ)存各種氣液體；換熱壓力換熱器，作用為熱量交換；反應(yīng)壓力容器用來(lái)完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)力容器用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離。其中本文所象為用于儲(chǔ)存的圓柱形儲(chǔ)罐。依據(jù)壓力容器的材料來(lái)劃分，主要分為碳素鋼和鈦合金、鎳合金等。本文材料類型為鐵磁性的鉻鉬合金鋼，對(duì)應(yīng)中國(guó)鋼號(hào)為 35CrMo。.2 裂紋與失效問(wèn)題在規(guī)定的使用環(huán)境和壽命期限內(nèi)，壓力容器材料、形狀等發(fā)生變化，完全的設(shè)計(jì)功能，或者無(wú)法達(dá)到原本的設(shè)計(jì)要求，而無(wú)法正常使用的現(xiàn)象被稱容器失效[6]。壓力容器的失效形式主要分為四種：泄露失效、強(qiáng)度失效、和失穩(wěn)失效。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文理功能，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形化顯示，如顯示物體的變形、溫度分布以直觀看到計(jì)算結(jié)果。可以采用與實(shí)驗(yàn)對(duì)比或與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比建模是整個(gè)有限元過(guò)程的最關(guān)鍵步驟，模型建立的好壞直接關(guān)系到計(jì)度、計(jì)算量和存儲(chǔ)容量。在一定條件下，可以對(duì)模型的幾何尺寸和造型細(xì)程度以及邊界條件適當(dāng)調(diào)整。 模型建立1. 幾何模型建立首先利用 Comsol Multiphysics 仿真軟件對(duì)小型壓力容器建模。選擇三，將感應(yīng)加熱模塊添加到物理場(chǎng)中，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)環(huán)境建立空氣域用于模熱成像檢測(cè)系統(tǒng)，在空氣域中建立壓力容器殼體的簡(jiǎn)化幾何模型，如圖

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

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本文編號(hào)：2765816