《表1 材料的热物性参数：基于有限元的焊缝缺陷红外热像检测研究》

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《基于有限元的焊缝缺陷红外热像检测研究》

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热源激励参数的选择是红外热像检测的关键，合适的激励方式会使得热成像效果更好，有利于检测。有限元模拟为热像检测的参数选定提供了重要参考，已被许多学者采用。本文利用ANSYS Workbench建立尺寸为250 mm×150 mm×6 mm的长方体Q235钢板试件作为研究对象，其表面有两道焊缝，位于钢板两侧对称分布，因焊材与母材材料相近，故将焊缝热物理属性定义为与母材一致。在焊缝区域内部预制了8个直径10mm，深度依次为0.50mm，1.00 mm，1.50 mm，2.00 mm，2.50 mm，3.00 mm，3.50 mm，4.00 mm的圆形焊接气孔缺陷，如图2所示。假定环境温度T为22℃保持不变，试件初始温度与环境温度相同，加热和冷却过程中材料的表面对流换热系数约为10W/（m2·℃）。由于试件的长度和宽度远大于厚度，因此侧面的对流传热条件不在考虑范围中。首选SOLID90二十节点六面体三维实体单元，精度较高[7]。重点关注厚度方向和缺陷表面处温度变化，并对网格进行了细化，以提高数值模拟的精度。金属焊缝缺陷有限元分析模型及网格划分如图3、4所示。钢板试件和焊缝缺陷处空气的热物性参数如表1所示。