题目：振动红外热像检测的数值分析和优化

振动热像检测是一种正在发展的红外热像无损检测技术，可用于检测材料的内部缺陷，在航空航天金属材料和复合材料的缺陷检测中有广阔的应用前景。但是振动热像生热的过程比较复杂，导致检测过程多依凭主观经验，无法针对试件选择合适的检测条件。本论文从振动热像检测模型的建立和求解、对裂纹缺陷的有限元仿真以及对振动热像图像的处理三个方面对振动热成像检测进行了相应的分析。

首先从建立集中质量的多自由度系统模型出发，针对铝合金结构梁试件上的裂纹缺陷，对振动热成像无损检测方法进行了数学模型的建立，用等效粘性阻尼的方法等效裂纹附近复杂的生热过程，并用半无限大模型进行了传热计算。然后以铝合金梁上的裂纹为检测对象，用有限元法分析了裂纹的振动-热的转换机制，并对瞬态温升与检测条件的关系进行了分析。分别改变试件厚度、裂纹开口宽度、激振力、预压力等条件，计算和考察了它们对裂纹区温升的影响。最后应用基于直方图参数估计的缺陷识别方法对含有多缺陷的振动图象进行了处理，获得了良好的效果。

结果表明集中质量的离散多自由度系统可以作为有效描述振动热像检测过程的模型，激振力的频率、力幅、裂纹的位置、材料等因素，都会对梁结构裂纹缺陷的振动热像检测结果造成影响，论文给出了具体的影响规律，为检测条件的优化提供了参考。有限元分析结果表明靠近裂纹尖端的裂纹面处的温升会有明显的变化，在时域上表现为波动式的上升。同时摩擦效应和热弹效应对振动热像检测的作用得到了验证。基于直方图参数估计的多缺陷识别方法有效解决了多缺陷下不能检测弱缺陷的弊端。