轴类镀层结构材料力学性能声学表征方法研究
本文选题:轴类镀层 + 相关分析法 ; 参考:《仪器仪表学报》2017年03期
【摘要】:针对轴类镀层结构材料力学性能无损表征方法开展理论和实验研究,对于表面工程的质量检测与评价具有重要意义。利用自主开发的超声显微测量系统与PVDF线聚焦探头,对不同厚度的轴类镀层材料进行散焦测量。针对轴类试件表面波传播路径与散焦距离的非线性关系,分析了线聚焦探头几何尺寸与散焦距离和试件轴径间的匹配关系,优化检测参数,并在V(f,z)分析法的基础上,采用相位相关分析法获得轴类镀层材料的实验频散曲线。结合镀层材料声波传播特性,采用基于模拟退火的粒子群优化算法(PS-B-SA)将理论频散曲线与实验频散曲线相拟合,反演轴类镀层结构材料的声学参数,进而表征镀层材料的弹性常数。多个不同厚度轴类镀层结构材料弹性常数及镀层厚度的反演结果与实际值相吻合,表明该测量方法可靠、结果准确。该研究成果为轴类镀层结构力学性能无损检测提供了技术手段,也为工程材料表面工程加工性能的评价提供了新方法。
[Abstract]:The theoretical and experimental study on the nondestructive characterization of mechanical properties of shaft coating structures is of great significance for the quality detection and evaluation of surface engineering. Using self-developed ultrasonic micrometer system and PVDF line focusing probe, defocus measurement of different thickness axial coating materials was carried out. In view of the nonlinear relationship between surface wave propagation path and defocus distance of axial specimen, the matching relationship between geometric size of line focusing probe and defocus distance and axial diameter of specimen is analyzed, and the detection parameters are optimized. The experimental dispersion curves of axial coating materials were obtained by phase correlation analysis. Based on the acoustic propagation characteristics of coating materials, particle swarm optimization algorithm (PS-B-SA) based on simulated annealing is used to fit the theoretical dispersion curve with the experimental dispersion curve, and the acoustic parameters of the axial coating materials are retrieved. Then the elastic constants of the coating materials are characterized. The inversion results of elastic constants and coating thickness of several axial coating structures with different thickness are in good agreement with the actual values. It shows that the method is reliable and the results are accurate. The research results provide a technical means for nondestructive testing of mechanical properties of shaft coating structures and a new method for evaluating the engineering processing properties of engineering materials.
【作者单位】: 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院;
【基金】:国家自然科学基金(51575015,11172014,51505013)项目资助
【分类号】:TG174.4
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,本文编号:1989461
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