【摘要】：金屬材料廣泛應(yīng)用于海洋工程當(dāng)中,其應(yīng)用常見(jiàn)于船舶和海洋石油開(kāi)采等行業(yè)。金屬材料構(gòu)件在長(zhǎng)期服役的過(guò)程中,遭受著復(fù)雜腐蝕環(huán)境的腐蝕和大風(fēng)大浪的沖擊,腐蝕疲勞損傷是其主要的損傷形式之一,嚴(yán)重影響了金屬材料構(gòu)件及設(shè)備的耐久性和安全性。然而,傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)技術(shù)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)金屬材料腐蝕疲勞損傷的檢測(cè),而非線性Rayleigh表面波可以檢測(cè)金屬材料腐蝕疲勞損傷中的非線性特征參數(shù)的變化情況。因此采用非線性Rayleigh表面波檢測(cè)技術(shù)研究金屬材料腐蝕疲勞損傷程度具有重要的理論價(jià)值和工程應(yīng)用價(jià)值。本文介紹了非線性超聲檢測(cè)的基本原理,搭建了金屬材料樣品腐蝕疲勞損傷和非線性超聲檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),研究了Rayleigh表面波的檢測(cè)方法,分析了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、激勵(lì)電信號(hào)的周期數(shù)、Rayleigh表面波的傳播距離和換能器的頻譜特性對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響�；赗ayleigh表面波的檢測(cè)方法,檢測(cè)到了Rayleigh表面波的基波幅值和二次諧波幅值,計(jì)算出了超聲非線性系數(shù),得到了在不同的循環(huán)拉伸疲勞周數(shù)下超聲非線性系數(shù)的變化情況,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了金屬材料樣品腐蝕疲勞損傷的非線性超聲檢測(cè)。主要內(nèi)容包括:(1)研究了不同的腐蝕環(huán)境對(duì)金屬材料腐蝕疲勞損傷的影響;(2)研究了不同的加載頻率對(duì)金屬材料腐蝕疲勞損傷的影響;(3)研究了不同的應(yīng)力比對(duì)金屬材料腐蝕疲勞損傷的影響;(4)分析了金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不同的腐蝕環(huán)境對(duì)金屬材料腐蝕疲勞損傷的影響比較大;不同的加載頻率對(duì)金屬材料腐蝕疲勞損傷的影響很小;不同的應(yīng)力比對(duì)金屬材料腐蝕疲勞損傷的影響也比較大;超聲非線性系數(shù)、金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)性能三者之間存在一定的關(guān)系,超聲非線性系數(shù)可以作為金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀力學(xué)性能的中間,用來(lái)表征金屬材料腐蝕疲勞損傷的過(guò)程,為采用非線性超聲檢測(cè)金屬材料腐蝕疲勞損傷提供了一定的依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG115.28
【圖文】：

中北大學(xué)學(xué)位論文超聲應(yīng)用于表征材料中。而且這些效應(yīng)在受損材料中是很明顯的，但在完好無(wú)損幾乎測(cè)量不出來(lái)，因此，非線性超聲檢測(cè)技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。非線性超聲檢是指有限振幅的超聲波在介質(zhì)中傳播，介質(zhì)中遇到微缺陷和不連續(xù)的界面與其相產(chǎn)生多種非線性超聲響應(yīng)現(xiàn)象，其對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)變化很敏感。傳統(tǒng)超聲測(cè)技術(shù)聲波在介質(zhì)中的傳播特性，對(duì)材料微觀結(jié)的變化不敏感[1]。如圖 1.1 所示是檢測(cè)缺陷尺寸對(duì)應(yīng)的各種方法。

頻率也發(fā)生了變化，出現(xiàn)了二次及以上的高次諧波成分。產(chǎn)生高次諧波的現(xiàn)象如圖2.1 所示。(a) 無(wú)高次諧波產(chǎn)生(b) 有高次諧波產(chǎn)生圖 2.1 產(chǎn)生高次諧波的現(xiàn)象如圖 2.1 所示，超聲波在固體材料中傳播時(shí)，單一頻率的超聲波與其材料中的微裂紋、位錯(cuò)和滑移帶等缺陷相互作用，導(dǎo)致超聲波形會(huì)發(fā)生非線性失真和高次諧波的產(chǎn)生等現(xiàn)象。Rayleigh 表面波是由縱波和橫波在傳播速度相等的條件下疊加而成的波，其具有衰減程度比較小、傳播距離比較遠(yuǎn)、能量主要集中在構(gòu)件表面和可以在光滑曲面上傳播卻不發(fā)生反射等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)件表面和次表面缺陷的檢測(cè)，其測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)便且容易實(shí)現(xiàn)[3]。Rayleigh 表面波的檢測(cè)原理如圖 2.2 所示。

圖 2.2 Rayleigh 表面波檢測(cè)原理，在半空間自由表面中，Rayleigh 表面波沿其 x質(zhì)的里面。圖 2.3 半空間自由表面及其坐標(biāo)系位移勢(shì)函數(shù)為： 1=-Rpzi k x tRAi e ek

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本文編號(hào)：2790015