开题报告-钢管桁架相贯节点的相控阵检测方法研究.docVIP

选题的依据及意义 近年来，随着我国钢铁产量的不断增长，管桁架在被越来越广泛的使用，在建筑中所占的比例越来越大，工业厂房、汽车等行业设备平台生产线、物流仓储、公共建筑体育馆、商务会所、高铁站台、地铁站台、高层商务楼等得到广泛应用。钢管结构也取得较大的突破。钢管结构的最大优点是能将人们对建筑物的功能要求、感观要求以及经济效益要求完美地结合在一起。钢管桁架用钢材制造的管桁架，工业与民用建筑的屋盖结构、吊车梁、桥梁和水工闸门等，常用钢桁架作为主要承重构件。各式塔架，如桅杆塔、电视塔和输电线路塔等，常用三面、四面或多面平面桁架组成的空间钢桁架。桁架是指由杆件在端部相互连接而组成的格子式结构，管桁架即是指结构中的杆件均为圆管杆件。桁架中的杆件大部分情况下只受轴线拉力或压力，应力在截面上均匀分布，因而容易发挥材料的作用，这些特点使得桁架结构用料经济，结构自重小。易于构成各种外形以适应不同的用途，譬如可以做成简支桁架、拱、框架及塔架等，因而桁架结构在现今的许多大跨度的场馆建筑，如会展中心、体育场馆或其他一些大型公共建筑中得到了广泛运用。钢管结构的线条流畅，体形优美，易于实现建筑设计的艺术追求；钢管截面惯性半径较大，可减轻体重，因而经济性优良，相应减少了防腐和防火涂料的费用。 钢管的连接主要采取焊接，即使大型结构的高空安装合拢节点部分采用栓接，也必须把栓接部件焊到钢管杆件上，因而焊接技术在钢管结构的施工安装中占有重要的地位[1,2]。无论从焊接节点构造，焊接工艺和无损检测技术都有些特殊的要求。我国近年来已经建造了多座管结构形式的大型航站楼、体育馆屋盖和公路桥拱大部分桁架结构中的杆件均在节点处采用焊接连接，而在焊接之前，需预先按将要焊接的各杆件焊缝形状进行腹杆及弦杆的下料切割，这就需要对腹杆端头进行相贯线切割及弦杆的开槽切割。由于桁架结构中各杆件与杆件之间是以相贯线型式相交，杆件端头断面形状比较复杂，因此在实际切割加工中一般采用机械自动切割加工和手工切割加工两种方法进行加工。主管与支管的连接呈K、T、Y或复合形相贯节点形式时，支管端马鞍形曲线。按国外标准规定，把此类圆管相贯形接头分为四个区，即趾部、两侧部、根部区。相贯形节点的焊缝可以分为全焊缝、部分焊透和角焊缝三类，依据设计计算承载要求选择确定。要求全焊透时，支管马鞍形端部（圆管时）的边缘管壁必须切割出一定的坡口面角度以与弦杆表面之间形成适于焊透的坡口角度，所须切割的坡口面角度值随支管与主管斜交角度不同以及接头各区支管母线与主管交点切线的斜面交角角度不同而异，坡口面角度值还与各区位置以及支管与主管的管径比有关。 与此同时，超声相控阵灵活有效的控制声速不仅使之具有很广的应用和发展前景，而且有助于改善检测的可达性和适用性，这也提高了检测的精确性、重现性和检测结果的可靠性，增加了检测的实时性和直观性，促进了无损检测与评价的应用和发展，因此超声相控阵的检测方法也是重要的研究课题。 二、国内外研究概况及发展趋势： 超声相控阵检测技术的应用始于20世纪60年代，目前已广泛应用于医学超声成像领域。由于该系统复杂且制作成本高，因而在工业无损检测方面的应用受到限制。近年来，超声相控阵技术以其灵活的声束偏转及聚焦性能越来越引起人们的重视，之后由于压电复合材料、纳秒级信号控制、数据处理、计算机仿真、大规模集成电路等多种高新技术在超声相控阵成像领域中的综合应用，使得超声相控阵检测技术得以快速发展，逐渐应用于工业无损检测。 国外，2000年以来，在超声相控阵检测技术已得到了一定的发展并且开始应用于工业检测中。形成了金属焊缝检测的超声相控阵检测方面的专利，专利中采用斜探头进行单一方向的聚焦，专利中通过转换开关激励多个换能器形成阵列来监测焊缝缺陷，相关的文献涉及核工业及航空工业领域，如对汽轮机叶片(根部)和涡轮圆盘的检测，核电站检测和航空材料的检测等[3，6]。法国原子能委员会(CAE)研制了一套基于VXI总线的相控阵扫描FAUST系统，该系统可与多个普通阵列换能器相连[7]。在超声相控阵技术发展的同时，超声相控阵换能器的改进也有了提高，美国的J．Ritter等采用复合晶体组成16阵元的线性换能器，扫描范围为0到70度，但只对铁介质检测敏感[8]。相关文献还报道了表面波及板波的专用相控阵换能器[9]。在商业领域，加拿大的R／D TECH公司是首个推出成熟的超声相控阵检测系统的公司，该系统已经获得美国通用航空公司的认定，其超声相控阵探头采用压电陶瓷线性阵列，容纳晶片60个，配置40-70度的扫查[10]。瑞典无损检测模拟中心开发的simSUNDT加拿大的U TEX科学仪器公司开发的Imagine 3D 以及美国爱华州立大学无损评价中心开发的UT2 Sim等超声检测仿真软件，在超声相控阵的研发方面也提供了