為了探索利用非線性表面波檢測奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕早期損傷的方法,應(yīng)用ANSYS和ABAQUS有限元數(shù)值模擬軟件,基于彈塑性變形本構(gòu)關(guān)系,采用重構(gòu)的方法,實現(xiàn)應(yīng)力場與超聲場的耦合,進(jìn)一步探討恒應(yīng)力狀態(tài)下微裂紋的寬度與深度、受力方向（拉/壓）與大小對非線性超聲表面波傳播特性的影響。結(jié)果表明,恒載荷作用下,微裂紋寬度與非線性系數(shù)呈負(fù)相關(guān),深度與非線性系數(shù)呈正相關(guān);拉應(yīng)力作用下,微裂紋變寬,透射表面波能量降低,界面周期性振動引發(fā)的拍擊和滑移效應(yīng)減弱,抑制高次諧波的產(chǎn)生,而且微裂紋極限寬度隨著拉應(yīng)力的增大而減小;壓應(yīng)力的作用效果與之相反。所以非線性表面波與恒應(yīng)力狀態(tài)下微裂紋之間交互作用的研究對應(yīng)力腐蝕早期損傷的檢測有重要的工程應(yīng)用價值。 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報. 2020,56(10)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

基于重構(gòu)應(yīng)力場的非線性表面波聲場模型

激發(fā)載荷F作用下聲源處產(chǎn)生的應(yīng)力σ如表2所示，不同激發(fā)載荷下激勵聲源處的形變?nèi)鐖D3所示。顯然，當(dāng)激發(fā)載荷過大時，聲源處發(fā)生明顯的塑性變形，如圖3b所示。為了充分反映缺陷而致的非線性效應(yīng)，減小材料本身的非線性影響，施加的激發(fā)載荷應(yīng)確保聲源處不發(fā)生塑性變形。由表2可知，當(dāng)激發(fā)載荷F=340 N時，激勵聲源處產(chǎn)生的應(yīng)力略小于屈服強(qiáng)度，故激發(fā)載荷F選為340 N。1.3 表面波非線性特征驗證

利用第1.1節(jié)構(gòu)建無裂紋的完整模型以及含有裂紋(65 nm×300μm)的缺陷模型，二者均未受到恒應(yīng)力作用。當(dāng)激發(fā)載荷為340 N時，兩個模型接收信號對應(yīng)的頻譜如圖4所示，虛線框內(nèi)為局部放大圖。對比發(fā)現(xiàn)：無裂紋時，接收信號只有幅值較高的主頻成分；有裂紋時，主頻幅值顯著降低，且在5 MHz處有明顯的峰值，表明有二階諧波分量產(chǎn)生，表現(xiàn)出明顯的表面波非線性特征。1.4 激發(fā)載荷對微裂紋非線性超聲響應(yīng)的影響

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本文編號：3596739