發(fā)布時(shí)間：2021-08-01 12:27

　　金屬及其粘接結(jié)構(gòu)因疲勞、蠕變和熱老化等引起的早期損傷將導(dǎo)致其力學(xué)性能退化,進(jìn)而嚴(yán)重威脅其運(yùn)行安全,因此研究材料早期損傷的無損檢測和評(píng)價(jià)方法對(duì)保證其服役安全具有重要意義。傳統(tǒng)線性超聲技術(shù)難以檢測出早期疲勞損傷,而非線性超聲波對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化非常敏感,為金屬材料早期損傷的無損檢測和評(píng)價(jià)提供新的研究方法。非線性表面波可用于金屬表面及亞表面的損傷檢測,具有對(duì)形狀不敏感、適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢,成為近年來研究的熱點(diǎn)。采用波束混疊法檢測金屬材料早期損傷時(shí)受衰減系數(shù)影響小,幾乎不受系統(tǒng)非線性的影響,具有較為廣泛的應(yīng)用前景。本論文以金屬表面微損傷以及亞表面的脫粘缺陷為研究對(duì)象,研究金屬淺層微缺陷超聲表面波非線性混頻檢測技術(shù),開展了傳播距離、微裂紋尺寸等因素影響下的非線性混頻表面波的理論和仿真研究。研究的主要工作如下:研究了固體介質(zhì)中混頻信號(hào)激勵(lì)下非線性超聲波動(dòng)方程的解,進(jìn)而解釋了非線性聲場調(diào)制現(xiàn)象。在忽略高階非線性和衰減衍射等條件下,得到非線性系數(shù)與激勵(lì)信號(hào)及接收信號(hào)之間存在的聯(lián)系,為利用超聲波非線性系數(shù)檢測金屬表面微小裂紋奠定基礎(chǔ)。針對(duì)混頻激勵(lì)下非線性聲場響應(yīng)信號(hào)復(fù)雜、難以識(shí)別的問題,研究了非線... 

【文章來源】：長沙理工大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２外部靜態(tài)應(yīng)力與微裂紋界面之間距離的關(guān)系??１１??

紋僅存在完全閉合或張開兩類形式。??當(dāng)超聲波經(jīng)過材料微裂紋處吋，微裂紋的拉／壓效應(yīng)使微裂紋處形成了新的聲源，在??此處能產(chǎn)生非線性現(xiàn)象，從而導(dǎo)致出現(xiàn)有別于激勵(lì)信號(hào)的頻率出現(xiàn)。如圖２．３所示，為??超聲波在含微裂紋材料中的傳播示意圖。??部分閉合?／?ｆ完全閉合??／?ｎｆ??圖２．３微裂紋超聲非線性現(xiàn)象傳播示意圖??由圖２．３可知，當(dāng)微裂紋處于完全閉合的狀態(tài)時(shí)，超聲波僅存在線性反射和透射現(xiàn)??象，沒有產(chǎn)生新的頻率；但微裂紋處于部分閉合狀態(tài)時(shí)，激勵(lì)信號(hào)在微裂紋表面將發(fā)生??相互作用，此時(shí)微裂紋可以看作一個(gè)新的聲源，出現(xiàn)了除激勵(lì)信號(hào)之外的其他頻率分量，??產(chǎn)生了非線性現(xiàn)象。??２．３非線性超聲波動(dòng)理論??２．３．１基本假定??傳統(tǒng)的線性超聲技術(shù)主要針對(duì)材料或結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的脫粘、裂紋以及空洞等宏觀缺??陷的分布通過聲速、衰減等參數(shù)進(jìn)行檢測，但當(dāng)固體介質(zhì)由于早期微損傷具有非線性時(shí)，??材料的非線性特性對(duì)聲波具有明顯的影響，使得超聲波信號(hào)呈現(xiàn)出較強(qiáng)的非線性效應(yīng)。??１３??

?發(fā)生改變；當(dāng)材料內(nèi)部存在微小缺陷時(shí)，兩個(gè)超聲波聲場將在材料中相互作用，從而產(chǎn)??生頻率為乂±／２的分量部分，出現(xiàn)波束混疊現(xiàn)象。圖２．２為波束混疊法的原理示意圖。??發(fā)射ｉｉ＊１？?接收信號(hào)??Ａ?■?Ａ??幅?ｃ＝＾＞?幅??值?Ｗ?■值??—??＞?????Ｕ??ｆ＇?ｆｉ?／．－／＊?／■?ｆｉ?ｆｉ－ｆｉ??圖２．２波束混疊法的基本原理??通過上節(jié)的分析，超聲波在含有微小缺陷的材料中傳播后會(huì)產(chǎn)生非線性現(xiàn)象，接收??信號(hào)在頻域方面會(huì)產(chǎn)生二次諧波分量。當(dāng)激勵(lì)的超聲信號(hào)為不同頻率聲波共同作用在材??料中時(shí)，所表現(xiàn)出的非線性現(xiàn)象會(huì)呈現(xiàn)出與單一頻率激勵(lì)下不同的形式，接收信號(hào)的頻??域?qū)?huì)產(chǎn)生波束混疊現(xiàn)象。同時(shí)使用兩種不同頻率的激勵(lì)信號(hào)同時(shí)對(duì)材料進(jìn)行激發(fā)，在??材料內(nèi)部傳播后產(chǎn)生復(fù)雜的內(nèi)部聲場耦合現(xiàn)象，在復(fù)雜聲場耦合情況下形成的非線性波??動(dòng)方程無法得到精確的解析式及解�；诖�，本文在不考慮衰減因素的前提下對(duì)非線性??波動(dòng)方程進(jìn)行求解，并忽略高階非線性系數(shù)。??若激勵(lì)為包含兩個(gè)不同頻率的正弦分量的信號(hào)，不考慮聲波衰減和初始相位差，激??勵(lì)信號(hào)可表示為：??ｗ＜０）?＝?Ａ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]金屬構(gòu)件疲勞損傷非線性超聲檢測方法研究[D]. 閻紅娟.北京理工大學(xué) 2015
[2]奧氏體不銹鋼服役損傷的非線性超聲檢測與評(píng)價(jià)研究[D]. 張劍鋒.華東理工大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3315527