无损检测

期刊导读

无损检测虚拟仿真在实验教学中的应用

来源:无损检测 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-07-09

一 引言

无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能,不伤害被检测对象内部组织的前提下,利用材料内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应的变化,以物理或化学方法为手段,借助现代化的技术和设备器材,对试件内部及表面的结构、性质、状态及缺陷的类型、性质、数量、形状、位置、尺寸、分布及其变化进行检查和测试的方法[1-2]。无损检测是工业发展必不可少的有效工具。射线检测是无损检测的重要组成部分,在工程实际中占有重要地位,但由于射线检测设备昂贵、检测过程繁琐复杂、检测存在一定的辐射性等诸多问题,射线检测的实验操作无法在实际教学中全面展开,严重的影响了教学效果[3-4]。通过设立虚拟仿真实验,借助虚拟仿真技术,搭建无损检测实验教学模块,能在一定程度上降低实验成本,提高学生的学习和工程实践能力,提升教学质量[5-6]。

图1 虚拟仿真实验搭建方案图

二 无损检测虚拟仿真平台的构建

无损检测虚拟仿真平台以X射线检测实验为主,同时融合超声、磁粉、渗透、涡流等常规检测知识,主要内容包括无损检测实验微视频,X射线机的结构介绍,配套设备及设施介绍,典型 X射线检测实验,实验平台的搭建方案如图1所示。

(一) 理论强化,构架知识体系

理论强化部分包括实验指导及射线检测原理剖析实验。其中,实验指导部分利用实验指导书、实验教学视频、行业相关标准等多个方式加深学生对课堂所讲知识的理解,使学生掌握常见无损检测设备的使用方法,会利用相关行业标准指导检测。作为实验前的指导,有效缩短常规实验时间,扩展实验内容及深度。

图2 实验指导相关内容

图3 射线检测原理剖析

射线检测原理剖析实验,旨在向学生阐明X射线的产生、X射线的性质、射线检测的原理、射线检测的特点以及X射线检测器材,系统主界面如图3所示。系统以XXG-3505移动式射线探伤机为对象,学生通过三维模型、演示动画等形式,形象生动地的掌握射线检测的原理、射线机的基本机构,、胶片的结构及特性及相应的辅助器材,熟悉设备的使用方法,为进一步的实验开展打下基础。

(二) 工艺培训,深化教学内容

软件设置有射线检测工艺流程实验,旨在通过工艺流程的方式展示射线检测的一般步骤,让学生掌握并熟知射线检测的整个流程,工艺菜单中的每一步指令单击会进行相关指令的说明,例如单击“射线检测工艺卡”可以进入工艺卡的编制方法,屏幕下方会弹出相应栏的的填写要求;单击“暗室准备”,会自动进入暗室三维空间,展示暗室布局,提示基本流程,对设备参数及药液调配做必要的说明;单击“洗片及评片”,可以调用系统底片库,完成底片的评判;点击工艺流程中的“检测准备”,进入实验场景,模拟完成射线检测前的准备,包括:试件检查及清理、划线、摆放像质剂和标记、贴片、对焦等。

图4 工艺流程实验界面图

通过该部分内容的学习,学生可以了解射线检测的实验环境、熟悉暗室的主要布局,掌握评洗片的方法,掌握常规检测工艺。通过工艺卡的填写,掌握透照方式的选择、一次透照长度的计算、胶片布置摆放、曝光参数等的设置方法。使学生有效地将理论课堂的理论内容和实践操作有机结合,可以沉浸于计算机生成的虚拟环境中,而有“身临其境”之感[7]。

(三) 虚拟实验,模拟典型工程实际

射线检测是目前管道、容器焊缝的主要检测手段,系统针对不同的工况,设置了三个典型的在线实验项目,分别是小管径环向焊缝、安放式接管管座焊缝、大径管X射线检测实验。学生根据在线实验给出的实验内容(如图5a所示),按照要求编制工艺卡(如图5b所示),完成射线检测相关准备工作,进行透照(如图5c所示),、完成洗片及评片(如图5d所示),系统根据学生提交的工艺卡片给出判定成绩。

实验内容包含了常见的长输管道焊缝、压力容器焊缝、接管焊缝等,具有一定的代表性,学生针对不同工况选择相应的检测方法,编写对应的工艺卡进行的实验准备,根据结果完成底片的判断,整个流程模拟实际操作的具体步骤,增强学生的实际操作应用能力。

图5 (a) 实验题目

图5(b) 编制工艺

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