一種超聲波焊點檢測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檢測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，對焊點質(zhì)量問題的形式進行歸納定義；步驟2，對質(zhì)量焊點進行有限元建模，其中，采用平面單元來模擬相關(guān)焊點，平面單元長度為0.04mm，每個焊點的有限元模型包括上層板，下層板以及焊核，加載的激勵信號為單位幅值的單周期正弦波；步驟3，建立合格焊點的有限元模型，獲得合格焊點的超聲波回波信號曲線；步驟4，利用質(zhì)量焊點的有限元模型進行計算，完成相關(guān)質(zhì)量焊點超聲波回波信號的提取；通過這種分析方法，對不同質(zhì)量缺陷的焊點提取和分析信號特征參數(shù)，并將這些參數(shù)與焊點質(zhì)量缺陷進行對應(yīng)，為超聲波焊點質(zhì)量檢測快速識別各種質(zhì)量缺陷提供理論依據(jù)。
【專利說明】一種超聲波焊點檢測有限元仿真分析方法
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種焊點質(zhì)量檢測方法，尤其涉及一種超聲波焊點質(zhì)量檢測有限元仿真分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]點焊是連接金屬薄板的一種常用方法，這種焊接方法簡便易行、經(jīng)濟有效，而且適用于高速自動化生產(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。焊接過程中的點焊參數(shù)波動將導(dǎo)致焊核直徑不足、虛焊，焊核中存在飛濺、氣孔、縮松、裂紋等問題，點焊的質(zhì)量直接影響著焊點的強度，特別是一些關(guān)鍵焊點，焊點質(zhì)量問題會影響整個結(jié)構(gòu)的性能，因此焊點質(zhì)量檢測顯得非常重要。
[0003]焊點質(zhì)量檢測主要有破壞性檢測和無損檢測兩大類，破壞性檢測具有成本較高，效率低，破壞性強等缺陷，使得無損檢測得到了極大的發(fā)展，從20世紀60年代起，國內(nèi)外學(xué)者開始對無損檢測做了大量的研究，形成了一系列的無損檢測方法，包括電導(dǎo)性檢測、熱導(dǎo)性檢測、紅外線檢測、X射線檢測和渦流檢測等方法，在這些方法中，超聲波檢測具有成本低、使用方便快捷、對人體無傷害、便于現(xiàn)場使用等特點，不僅能有效地檢測虛焊接頭的質(zhì)量，而且能進行各類焊點缺陷的識別，同時大大降低了質(zhì)量控制的成本，因此超聲波檢測在無損檢測中應(yīng)用最為廣泛。
[0004]超聲波在無限大介質(zhì)中傳播時，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，會產(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)，另一部分透過介質(zhì)交界面進入第二介質(zhì)。當(dāng)聲波垂直入射界面時，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，其表達式為:
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波焊點檢測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，對焊點質(zhì)量問題的形式進行歸納定義； 步驟2，對質(zhì)量焊點進行有限元建模，其中，采用平面單元來模擬相關(guān)焊點，平面單元長度為0.04_，每個焊點的有限元模型包括上層板，下層板以及焊核，加載的激勵信號為單位幅值的單周期正弦波； 步驟3，建立合格焊點的有限元模型，獲得合格焊點的超聲波回波信號曲線； 步驟4，利用質(zhì)量焊點的有限元模型進行計算，完成相關(guān)質(zhì)量焊點超聲波回波信號的提取，與步驟3中的合格焊點的超聲波回波信號曲線進行比對分析，判斷質(zhì)量焊點的存在的具體質(zhì)量問題。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波焊點檢測有限元仿真分析方法，其特征在于，步驟I中，焊點質(zhì)量問題包括:壓痕過深、壓痕過淺、脫焊、薄熔核、小直徑熔核、過燒和虛焊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波焊點檢測有限元仿真分析方法，其特征在于，步驟4中: 與合格焊點相比，當(dāng)壓痕過淺時，底面回波波峰間隔S大于合格焊點的底面回波波峰間隔； 與合格焊點相比，壓痕過深時，底面回波波峰間隔S小于合格焊點的底面回波波峰間隔; 與合格焊點相比，當(dāng)存在脫焊焊點時，無底面回波； 與合格焊點相比，當(dāng)存在薄熔核焊點時，回波信號出現(xiàn)衰減降低，底面回波個增多。與合格焊點相比，當(dāng)存在小直徑焊點時，回波信號出現(xiàn)中間回波，中間回波峰值處在底面回波峰值中間位置； 與合格焊點相比，當(dāng)存在過燒焊點時，回波信號出現(xiàn)衰減增大，底面回波個數(shù)減少； 與合格焊點相比，當(dāng)存虛焊焊點時，回波信號出現(xiàn)有中間回波，底面回波個數(shù)減少。
【文檔編號】G06F17/50GK103837607SQ201410025810
【公開日】2014年6月4日 申請日期: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 申請人:湖南大學(xué)