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

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【摘要】：金屬材料由于具有強度高、耐高溫、制造方便等特點,在航空航天、鐵路運輸、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),高強度材料的活性裂紋容易導致金屬工件突然斷裂造成設(shè)備失效甚至災難性事故,因此對裂紋進行檢測,判定裂紋的活性,評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)因其非接觸的檢測特點以及能夠激發(fā)出多種類型的超聲波,在無損檢測和評估領(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)射檢測技術(shù)能夠?qū)ξ⒓毩鸭y進行檢測并判定其活性,因此本文根據(jù)基于渦流的金屬裂紋電磁聲發(fā)射檢測原理,結(jié)合EMAT的換能機理,提出了一種基于EMAT的金屬裂紋電磁聲發(fā)射檢測方法。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,并對激發(fā)結(jié)構(gòu)中電磁場-力場-位移場等多場耦合機制進行了仿真分析;其次基于LABVIEW的圖形化編程軟件以及MATLAB強大的數(shù)據(jù)處理功能,通過LABVIEW與MATLAB的混合編程,構(gòu)建了具有輸出激勵信號、數(shù)據(jù)采集、信號處理、數(shù)據(jù)存儲等功能于一體的虛擬儀器;結(jié)合EMAT及其電磁加載設(shè)備搭建了完整的實驗系統(tǒng);最后,根據(jù)上述系統(tǒng)對薄金屬板的活性裂紋進行電磁聲發(fā)射實驗,采集聲發(fā)射信號,應(yīng)用小波包分解重構(gòu)及FFT變換等信號處理方法,提取聲發(fā)射信號特征。仿真和實驗結(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,隨著激勵電流的線性增加,其力也隨之線性增大并使裂紋自身高頻振動甚至尖端屈服,隨著內(nèi)部能量的快速釋放,瞬間釋放聲發(fā)射信號。將仿真和實驗數(shù)據(jù)進行對比分析,得出聲發(fā)射信號強度隨激勵電流幅值的變化規(guī)律以及聲發(fā)射信號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,給出了金屬裂紋活性的判定依據(jù),驗證了應(yīng)用EMAT對金屬裂紋實現(xiàn)電磁聲發(fā)射檢測是可行的,拓展了 EMAT的檢測功能,為EMAT在實際檢測中判定裂紋活性提供了理論和實踐指導,其理論和應(yīng)用價值明確。
[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 .

【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM271

【參考文獻】

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