金屬構(gòu)件加工制造及服役過程中,因熱膨脹和塑性變形分布不均勻,殘余應力是難以避免的。殘余應力對機械構(gòu)件的疲勞強度、尺寸穩(wěn)定性、抗腐蝕性能等產(chǎn)生重要影響,及時準確檢測出殘余應力,對保證構(gòu)件的結(jié)構(gòu)強度及工作可靠性,保障重要金屬構(gòu)件服役安全具有重要意義。非線性超聲檢測技術(shù)是一種通過高次諧波信號對材料損傷進行評估的方法。與線性超聲相比,非線性超聲對結(jié)構(gòu)內(nèi)部的微小缺陷和微結(jié)構(gòu)變化更加敏感。本文采取仿真與實驗研究相結(jié)合,研究了殘余應力對材料非線性的影響。論文的主要工作如下:以彈性聲學理論為基礎(chǔ),研究了非線性響應的產(chǎn)生原理。在固體介質(zhì)的非線性應力-應變關(guān)系上,使用攝動法求出一維縱波非線性波動方程的解。以此為基礎(chǔ),研究了更為一般的二維非線性表面波在固體介質(zhì)中的波動特性,并求解基波和二次諧波的數(shù)值解析式,并由此定義了表面波相對非線性系數(shù),為研究基于非線性超聲表面波的殘余應力檢測奠定基礎(chǔ)。根據(jù)非線性超聲理論,建立了非線性表面波在固體介質(zhì)中傳播的有限元模型。為研究超聲激勵頻率對非線性超聲響應的影響,對不同超聲激勵頻率下非線性表面波的傳播進行了仿真。研究表明超聲激勵頻率越大,表面波的滲透深度越淺,能量越集中于表...

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 線性超聲檢測應力的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 非線性超聲檢測應力的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 非線性超聲檢測理論
    2.1 縱波非線性傳播理論
        2.1.1 非線性波動方程推導
        2.1.2 一維縱波非線性波動方程的求解
    2.2 非線性超聲表面波傳播理論
        2.2.1 表面波傳播基礎(chǔ)
        2.2.2 非線性超聲表面波波動方程的求解
    2.3 本章小結(jié)
第三章 超聲波對殘余應力檢測的仿真研究
    3.1 超聲表面波傳播有限元模型
        3.1.1 幾何模型
        3.1.2 網(wǎng)格劃分及時間步長的選取
        3.1.3 邊界處理
        3.1.4 加載信號選擇與求解
    3.2 殘余應力非線性超聲表面波檢測模型
        3.2.1 頻率對仿真結(jié)果的影響
        3.2.2 殘余應力的設(shè)置
        3.2.3 非線性超聲表面波對殘余應力檢測的仿真
    3.3 臨界折射縱波對殘余應力檢測的仿真
        3.3.1 幾何模型
        3.3.2 臨界折射縱波對應力的檢測原理
        3.3.3 仿真結(jié)果及分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 殘余應力非線性超聲表面波檢測實驗研究
    4.1 試件制備
        4.1.1 試件材料的選取
    4.2 非線性超聲檢測實驗系統(tǒng)及其非線性穩(wěn)定性驗證
    4.3 殘余應力的線性與非線性超聲表面波檢測
        4.3.1 非線性超聲表面波對殘余應力的檢測實驗
        4.3.2 線性超聲表面波對殘余應力的檢測實驗
    4.4 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
    總結(jié)
    展望
參考文獻
致謝
附錄A (攻讀學位期間取得研究成果)
附錄B (攻讀學位期間參與的課題項目)



本文編號：3747557