一種超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)有限元仿真分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)有限元仿真分析方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：步驟1，對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量問(wèn)題的形式進(jìn)行歸納定義；步驟2，對(duì)質(zhì)量焊點(diǎn)進(jìn)行有限元建模，其中，采用平面單元來(lái)模擬相關(guān)焊點(diǎn)，平面單元長(zhǎng)度為0.04mm，每個(gè)焊點(diǎn)的有限元模型包括上層板，下層板以及焊核，加載的激勵(lì)信號(hào)為單位幅值的單周期正弦波；步驟3，建立合格焊點(diǎn)的有限元模型，獲得合格焊點(diǎn)的超聲波回波信號(hào)曲線；步驟4，利用質(zhì)量焊點(diǎn)的有限元模型進(jìn)行計(jì)算，完成相關(guān)質(zhì)量焊點(diǎn)超聲波回波信號(hào)的提??；通過(guò)這種分析方法，對(duì)不同質(zhì)量缺陷的焊點(diǎn)提取和分析信號(hào)特征參數(shù)，并將這些參數(shù)與焊點(diǎn)質(zhì)量缺陷進(jìn)行對(duì)應(yīng)，為超聲波焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)快速識(shí)別各種質(zhì)量缺陷提供理論依據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)有限元仿真分析方法
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)方法，尤其涉及一種超聲波焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)有限元仿真分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]點(diǎn)焊是連接金屬薄板的一種常用方法，這種焊接方法簡(jiǎn)便易行、經(jīng)濟(jì)有效，而且適用于高速自動(dòng)化生產(chǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)及其它一些高科技產(chǎn)業(yè)與領(lǐng)域，如航空航天、汽車制造、能源、電子及輕工等領(lǐng)域，每年約占世界總焊接量的三分之一。焊接過(guò)程中的點(diǎn)焊參數(shù)波動(dòng)將導(dǎo)致焊核直徑不足、虛焊，焊核中存在飛濺、氣孔、縮松、裂紋等問(wèn)題，點(diǎn)焊的質(zhì)量直接影響著焊點(diǎn)的強(qiáng)度，特別是一些關(guān)鍵焊點(diǎn)，焊點(diǎn)質(zhì)量問(wèn)題會(huì)影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的性能，因此焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)顯得非常重要。
[0003]焊點(diǎn)質(zhì)量檢測(cè)主要有破壞性檢測(cè)和無(wú)損檢測(cè)兩大類，破壞性檢測(cè)具有成本較高，效率低，破壞性強(qiáng)等缺陷，使得無(wú)損檢測(cè)得到了極大的發(fā)展，從20世紀(jì)60年代起，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開始對(duì)無(wú)損檢測(cè)做了大量的研究，形成了一系列的無(wú)損檢測(cè)方法，包括電導(dǎo)性檢測(cè)、熱導(dǎo)性檢測(cè)、紅外線檢測(cè)、X射線檢測(cè)和渦流檢測(cè)等方法，在這些方法中，超聲波檢測(cè)具有成本低、使用方便快捷、對(duì)人體無(wú)傷害、便于現(xiàn)場(chǎng)使用等特點(diǎn)，不僅能有效地檢測(cè)虛焊接頭的質(zhì)量，而且能進(jìn)行各類焊點(diǎn)缺陷的識(shí)別，同時(shí)大大降低了質(zhì)量控制的成本，因此超聲波檢測(cè)在無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用最為廣泛。
[0004]超聲波在無(wú)限大介質(zhì)中傳播時(shí)，將一直向前傳播，并不改變方向。但遇到異質(zhì)界面(即聲阻抗差異較大的異質(zhì)界面)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反射和透射現(xiàn)象。即有一部分超聲波在界面上被反射回第一介質(zhì)，另一部分透過(guò)介質(zhì)交界面進(jìn)入第二介質(zhì)。當(dāng)聲波垂直入射界面時(shí)，反射波聲壓Pr與入射波聲壓P。之比，稱為聲壓反射率，透射波聲壓Pt與入射波聲壓P。之比稱為聲壓透射率，其表達(dá)式為:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)有限元仿真分析方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟1，對(duì)焊點(diǎn)質(zhì)量問(wèn)題的形式進(jìn)行歸納定義； 步驟2，對(duì)質(zhì)量焊點(diǎn)進(jìn)行有限元建模，其中，采用平面單元來(lái)模擬相關(guān)焊點(diǎn)，平面單元長(zhǎng)度為0.04_，每個(gè)焊點(diǎn)的有限元模型包括上層板，下層板以及焊核，加載的激勵(lì)信號(hào)為單位幅值的單周期正弦波； 步驟3，建立合格焊點(diǎn)的有限元模型，獲得合格焊點(diǎn)的超聲波回波信號(hào)曲線； 步驟4，利用質(zhì)量焊點(diǎn)的有限元模型進(jìn)行計(jì)算，完成相關(guān)質(zhì)量焊點(diǎn)超聲波回波信號(hào)的提取，與步驟3中的合格焊點(diǎn)的超聲波回波信號(hào)曲線進(jìn)行比對(duì)分析，判斷質(zhì)量焊點(diǎn)的存在的具體質(zhì)量問(wèn)題。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)有限元仿真分析方法，其特征在于，步驟I中，焊點(diǎn)質(zhì)量問(wèn)題包括:壓痕過(guò)深、壓痕過(guò)淺、脫焊、薄熔核、小直徑熔核、過(guò)燒和虛焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波焊點(diǎn)檢測(cè)有限元仿真分析方法，其特征在于，步驟4中: 與合格焊點(diǎn)相比，當(dāng)壓痕過(guò)淺時(shí)，底面回波波峰間隔S大于合格焊點(diǎn)的底面回波波峰間隔； 與合格焊點(diǎn)相比，壓痕過(guò)深時(shí)，底面回波波峰間隔S小于合格焊點(diǎn)的底面回波波峰間隔; 與合格焊點(diǎn)相比，當(dāng)存在脫焊焊點(diǎn)時(shí)，無(wú)底面回波； 與合格焊點(diǎn)相比，當(dāng)存在薄熔核焊點(diǎn)時(shí)，回波信號(hào)出現(xiàn)衰減降低，底面回波個(gè)增多。與合格焊點(diǎn)相比，當(dāng)存在小直徑焊點(diǎn)時(shí)，回波信號(hào)出現(xiàn)中間回波，中間回波峰值處在底面回波峰值中間位置； 與合格焊點(diǎn)相比，當(dāng)存在過(guò)燒焊點(diǎn)時(shí)，回波信號(hào)出現(xiàn)衰減增大，底面回波個(gè)數(shù)減少； 與合格焊點(diǎn)相比，當(dāng)存虛焊焊點(diǎn)時(shí)，回波信號(hào)出現(xiàn)有中間回波，底面回波個(gè)數(shù)減少。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103837607SQ201410025810
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】何智成, 錢汪燾, 成艾國(guó) 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)