本文關(guān)鍵詞：鐵磁性材料電磁超聲信號(hào)的高速采集與分析　出處：《天津工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：金屬材料由于具有強(qiáng)度高、耐高溫、制造方便等特點(diǎn),在航空航天、鐵路運(yùn)輸、電力等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。金屬工件在惡劣的工作環(huán)境或高強(qiáng)度的工作狀態(tài)下薄弱位置易形成活性裂紋(工作載荷下可產(chǎn)生彈性波的缺陷),高強(qiáng)度材料的活性裂紋容易導(dǎo)致金屬工件突然斷裂造成設(shè)備失效甚至災(zāi)難性事故,因此對(duì)裂紋進(jìn)行檢測(cè),判定裂紋的活性,評(píng)估裂紋的疲勞損傷程度十分必要。電磁超聲換能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)因其非接觸的檢測(cè)特點(diǎn)以及能夠激發(fā)出多種類(lèi)型的超聲波,在無(wú)損檢測(cè)和評(píng)估領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但如何用其判定裂紋的活性尚未得到廣泛的研究。電磁聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)ξ⒓?xì)裂紋進(jìn)行檢測(cè)并判定其活性,因此本文根據(jù)基于渦流的金屬裂紋電磁聲發(fā)射檢測(cè)原理,結(jié)合EMAT的換能機(jī)理,提出了一種基于EMAT的金屬裂紋電磁聲發(fā)射檢測(cè)方法。本文首先在考慮磁致伸縮效應(yīng)的基礎(chǔ)上,建立了鐵磁材料唯象本構(gòu)模型,基于此建立了表面波EMAT的金屬裂紋電磁聲發(fā)射激發(fā)結(jié)構(gòu)有限元分析模型,并對(duì)激發(fā)結(jié)構(gòu)中電磁場(chǎng)-力場(chǎng)-位移場(chǎng)等多場(chǎng)耦合機(jī)制進(jìn)行了仿真分析;其次基于LABVIEW的圖形化編程軟件以及MATLAB強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,通過(guò)LABVIEW與MATLAB的混合編程,構(gòu)建了具有輸出激勵(lì)信號(hào)、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能于一體的虛擬儀器;結(jié)合EMAT及其電磁加載設(shè)備搭建了完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);最后,根據(jù)上述系統(tǒng)對(duì)薄金屬板的活性裂紋進(jìn)行電磁聲發(fā)射實(shí)驗(yàn),采集聲發(fā)射信號(hào),應(yīng)用小波包分解重構(gòu)及FFT變換等信號(hào)處理方法,提取聲發(fā)射信號(hào)特征。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在洛倫茲力和磁致伸縮應(yīng)力共同作用下,在45#薄鋼板樣品的裂紋尖端將引起應(yīng)力集中現(xiàn)象,隨著激勵(lì)電流的線(xiàn)性增加,其力也隨之線(xiàn)性增大并使裂紋自身高頻振動(dòng)甚至尖端屈服,隨著內(nèi)部能量的快速釋放,瞬間釋放聲發(fā)射信號(hào)。將仿真和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,得出聲發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度隨激勵(lì)電流幅值的變化規(guī)律以及聲發(fā)射信號(hào)所在頻率范圍大致為200～300kHz,結(jié)合聲發(fā)射理論、凱瑟效應(yīng)以及斷裂力學(xué),給出了金屬裂紋活性的判定依據(jù),驗(yàn)證了應(yīng)用EMAT對(duì)金屬裂紋實(shí)現(xiàn)電磁聲發(fā)射檢測(cè)是可行的,拓展了 EMAT的檢測(cè)功能,為EMAT在實(shí)際檢測(cè)中判定裂紋活性提供了理論和實(shí)踐指導(dǎo),其理論和應(yīng)用價(jià)值明確。
[Abstract]:Electromagnetic Acoustic Emission ( EMAT ) has been widely used in the fields of aerospace , railway transportation , electric power , etc . It has been widely used in the fields of aerospace , railway transportation and electric power . The detection function of EMAT is expanded , which provides theoretical and practical guidance for the determination of crack activity in actual detection of EMAT , and its theory and application value are clear .

【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TM271

【參考文獻(xiàn)】

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