一种超声波焊点检测有限元仿真分析方法
【专利摘要】本发明涉及一种超声波焊点检测有限元仿真分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤1，对焊点质量问题的形式进行归纳定义；步骤2，对质量焊点进行有限元建模，其中，采用平面单元来模拟相关焊点，平面单元长度为0.04mm，每个焊点的有限元模型包括上层板，下层板以及焊核，加载的激励信号为单位幅值的单周期正弦波；步骤3，建立合格焊点的有限元模型，获得合格焊点的超声波回波信号曲线；步骤4，利用质量焊点的有限元模型进行计算，完成相关质量焊点超声波回波信号的提取；通过这种分析方法，对不同质量缺陷的焊点提取和分析信号特征参数，并将这些参数与焊点质量缺陷进行对应，为超声波焊点质量检测快速识别各种质量缺陷提供理论依据。
【专利说明】一种超声波焊点检测有限元仿真分析方法
发明领域
[0001]本发明涉及一种焊点质量检测方法，尤其涉及一种超声波焊点质量检测有限元仿真分析方法。
【背景技术】
[0002]点焊是连接金属薄板的一种常用方法，这种焊接方法简便易行、经济有效，而且适用于高速自动化生产，因此被广泛应用于现代制造业及其它一些高科技产业与领域，如航空航天、汽车制造、能源、电子及轻工等领域，每年约占世界总焊接量的三分之一。焊接过程中的点焊参数波动将导致焊核直径不足、虚焊，焊核中存在飞溅、气孔、缩松、裂纹等问题，点焊的质量直接影响着焊点的强度，特别是一些关键焊点，焊点质量问题会影响整个结构的性能，因此焊点质量检测显得非常重要。
[0003]焊点质量检测主要有破坏性检测和无损检测两大类，破坏性检测具有成本较高，效率低，破坏性强等缺陷，使得无损检测得到了极大的发展，从20世纪60年代起，国内外学者开始对无损检测做了大量的研究，形成了一系列的无损检测方法，包括电导性检测、热导性检测、红外线检测、X射线检测和涡流检测等方法，在这些方法中，超声波检测具有成本低、使用方便快捷、对人体无伤害、便于现场使用等特点，不仅能有效地检测虚焊接头的质量，而且能进行各类焊点缺陷的识别，同时大大降低了质量控制的成本，因此超声波检测在无损检测中应用最为广泛。
[0004]超声波在无限大介质中传播时，将一直向前传播，并不改变方向。但遇到异质界面(即声阻抗差异较大的异质界面)时，会产生反射和透射现象。即有一部分超声波在界面上被反射回第一介质，另一部分透过介质交界面进入第二介质。当声波垂直入射界面时，反射波声压Pr与入射波声压P。之比，称为声压反射率，透射波声压Pt与入射波声压P。之比称为声压透射率，其表达式为:
[0005]
【权利要求】
1.一种超声波焊点检测有限元仿真分析方法，其特征在于，该方法包括如下步骤: 步骤1，对焊点质量问题的形式进行归纳定义； 步骤2，对质量焊点进行有限元建模，其中，采用平面单元来模拟相关焊点，平面单元长度为0.04_，每个焊点的有限元模型包括上层板，下层板以及焊核，加载的激励信号为单位幅值的单周期正弦波； 步骤3，建立合格焊点的有限元模型，获得合格焊点的超声波回波信号曲线； 步骤4，利用质量焊点的有限元模型进行计算，完成相关质量焊点超声波回波信号的提取，与步骤3中的合格焊点的超声波回波信号曲线进行比对分析，判断质量焊点的存在的具体质量问题。
2.根据权利要求1所述的超声波焊点检测有限元仿真分析方法，其特征在于，步骤I中，焊点质量问题包括:压痕过深、压痕过浅、脱焊、薄熔核、小直径熔核、过烧和虚焊。
3.根据权利要求1所述的超声波焊点检测有限元仿真分析方法，其特征在于，步骤4中: 与合格焊点相比，当压痕过浅时，底面回波波峰间隔S大于合格焊点的底面回波波峰间隔； 与合格焊点相比，压痕过深时，底面回波波峰间隔S小于合格焊点的底面回波波峰间隔; 与合格焊点相比，当存在脱焊焊点时，无底面回波； 与合格焊点相比，当存在薄熔核焊点时，回波信号出现衰减降低，底面回波个增多。与合格焊点相比，当存在小直径焊点时，回波信号出现中间回波，中间回波峰值处在底面回波峰值中间位置； 与合格焊点相比，当存在过烧焊点时，回波信号出现衰减增大，底面回波个数减少； 与合格焊点相比，当存虚焊焊点时，回波信号出现有中间回波，底面回波个数减少。
【文档编号】G06F17/50GK103837607SQ201410025810
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】何智成, 钱汪焘, 成艾国 申请人:湖南大学