基于非线性混频技术的疲劳损伤检测
发布时间：2022-08-06 19:44
随着国家经济的持续增长和材料科学、机械制造等学科的发展,金属材料更加广泛地应用于交通工具、航空航天等领域。金属材料在实际应用时,由于承受交变载荷,往往会产生疲劳损伤。疲劳损伤具有突发性,导致灾难性事故突然发生。为了保证金属材料的使用安全,有必要对其内部的疲劳损伤进行检测。与传统的线性超声检测技术相比,共轴异向混频方法具有检测频率和位置可选、检测精度高等优点,已经成为了检测金属材料疲劳损伤的有效方法之一。本文以6060-T6铝合金材料为研究对象,探究了共轴异向混频非线性超声检测拉伸疲劳损伤的关键技术。推导了材料损伤与声学非线性系数之间的关系,针对从混合波中提取混频波幅值较难这一问题,研究了基于相位反转法和基于总波分波相减法的混频波提取技术,通过分析得出相位反转法精确度相对较高;分析了不同形态的裂纹、混频交叉位置、疲劳试验加载频率、样品形状对声学非线性系数的影响,得出相关的规律,为金属材料疲劳损伤非线性超声检测提供依据;通过实验采集了不同裂纹试件的超声回波信号,研究了裂纹检测、裂纹宽度和斜度识别的非线性表征。论文的研究为共轴异向混频非线性超声检测技术检测金属材料疲劳损伤的进一步研究提供了理...
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 非线性超声检测技术的研究现状
1.2.1 非线性超声检测技术的理论研究现状
1.2.2 非线性超声检测技术的应用现状
1.3 金属材料疲劳损伤的研究现状
1.4 本文主要研究内容
2 非线性超声检测原理
2.1 材料损伤与声学非线性系数的关系
2.2 裂纹对非线性系数的影响
2.3 非线性声学系数
2.3.1 二次谐波法声学非线性系数
2.3.2 共轴异向混频非线性声学系数
2.4 本章小结
3 基于共轴异向混频的信号获取与特征提取
3.1 疲劳拉伸试验
3.1.1 试件制备
3.1.2 疲劳试验机简介
3.1.3 试件疲劳拉伸
3.2 共轴异向混频非线性实验及信号获取
3.2.1 非线性超声检测系统
3.2.2 共轴异向混频实验
3.2.3 混频超声信号分析
3.3 共轴异向混频的非线性特征提取
3.3.1 基于时间反转法的非线性特征提取
3.3.2 基于总波分波相减法的非线性特征提取
3.4 本章小结
4 共轴异向混频非线性声学实验结果分析
4.1 共轴异向混频检测的影响因素
4.1.1 混频交叉位置的影响分析
4.1.2 疲劳试验加载频率的影响分析
4.1.3 样品形状的影响分析
4.2 裂纹缺陷疲劳损伤的检测
4.2.1 裂纹疲劳损伤的非线性表征
4.2.2 裂纹宽度的非线性表征
4.2.3 裂纹斜度的非线性表征
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]材料损伤的非线性超声评价研究进展[J]. 张剑锋,轩福贞,项延训. 科学通报. 2016(14)
[2]腐蚀介质对7N01铝合金焊接接头腐蚀疲劳性能的影响[J]. 李鹏,吴仁涛,徐晓龙,王晓敏,陈辉. 中国铁路. 2014(10)
[3]镁合金力学性能退化非线性超声离线检测实验研究[J]. 颜丙生,吴斌,李佳锐,何存富. 北京工业大学学报. 2011(10)
[4]镁合金疲劳早期非线性超声在线检测实验研究[J]. 吴斌,颜丙生,李佳锐,何存富. 声学学报. 2011(05)
[5]电子束焊接在航空航天工业中的应用[J]. 陈国庆,张秉刚,冯吉才,孙毅. 航空制造技术. 2011(11)
[6]铝合金初期塑性变形与疲劳损伤的非线性超声无损评价方法[J]. 周正干,刘斯明. 机械工程学报. 2011(08)
[7]非线性无损检测技术的研究、应用和发展[J]. 周正干,刘斯明. 机械工程学报. 2011(08)
[8]AZ31镁合金早期力学性能退化非线性超声检测[J]. 吴斌,颜丙生,何存富,焦敬品. 航空材料学报. 2011(01)
[9]我国焊接钢桥及其发展[J]. 王元良,陈辉. 钢结构. 2009(05)
[10]一种基于非线性超声谐波幅值比的微裂缝探测方法[J]. 陈小佳,沈成武,Laurence L.Jacobs. 武汉大学学报(工学版). 2007(06)
博士论文
[1]U71Mn钢焊接接头疲劳损伤的非线性超声检测[D]. 万楚豪.哈尔滨工业大学 2016
[2]丁羟衬层固化状态非线性超声监测方法研究[D]. 杨亚军.中北大学 2015
硕士论文
[1]超声非线性测试系统性能研究及信号提取方法[D]. 王旭.南昌航空大学 2014
本文编号：3670257
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 非线性超声检测技术的研究现状
1.2.1 非线性超声检测技术的理论研究现状
1.2.2 非线性超声检测技术的应用现状
1.3 金属材料疲劳损伤的研究现状
1.4 本文主要研究内容
2 非线性超声检测原理
2.1 材料损伤与声学非线性系数的关系
2.2 裂纹对非线性系数的影响
2.3 非线性声学系数
2.3.1 二次谐波法声学非线性系数
2.3.2 共轴异向混频非线性声学系数
2.4 本章小结
3 基于共轴异向混频的信号获取与特征提取
3.1 疲劳拉伸试验
3.1.1 试件制备
3.1.2 疲劳试验机简介
3.1.3 试件疲劳拉伸
3.2 共轴异向混频非线性实验及信号获取
3.2.1 非线性超声检测系统
3.2.2 共轴异向混频实验
3.2.3 混频超声信号分析
3.3 共轴异向混频的非线性特征提取
3.3.1 基于时间反转法的非线性特征提取
3.3.2 基于总波分波相减法的非线性特征提取
3.4 本章小结
4 共轴异向混频非线性声学实验结果分析
4.1 共轴异向混频检测的影响因素
4.1.1 混频交叉位置的影响分析
4.1.2 疲劳试验加载频率的影响分析
4.1.3 样品形状的影响分析
4.2 裂纹缺陷疲劳损伤的检测
4.2.1 裂纹疲劳损伤的非线性表征
4.2.2 裂纹宽度的非线性表征
4.2.3 裂纹斜度的非线性表征
4.3 本章小结
5 总结与展望
5.1 本文总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]材料损伤的非线性超声评价研究进展[J]. 张剑锋,轩福贞,项延训. 科学通报. 2016(14)
[2]腐蚀介质对7N01铝合金焊接接头腐蚀疲劳性能的影响[J]. 李鹏,吴仁涛,徐晓龙,王晓敏,陈辉. 中国铁路. 2014(10)
[3]镁合金力学性能退化非线性超声离线检测实验研究[J]. 颜丙生,吴斌,李佳锐,何存富. 北京工业大学学报. 2011(10)
[4]镁合金疲劳早期非线性超声在线检测实验研究[J]. 吴斌,颜丙生,李佳锐,何存富. 声学学报. 2011(05)
[5]电子束焊接在航空航天工业中的应用[J]. 陈国庆,张秉刚,冯吉才,孙毅. 航空制造技术. 2011(11)
[6]铝合金初期塑性变形与疲劳损伤的非线性超声无损评价方法[J]. 周正干,刘斯明. 机械工程学报. 2011(08)
[7]非线性无损检测技术的研究、应用和发展[J]. 周正干,刘斯明. 机械工程学报. 2011(08)
[8]AZ31镁合金早期力学性能退化非线性超声检测[J]. 吴斌,颜丙生,何存富,焦敬品. 航空材料学报. 2011(01)
[9]我国焊接钢桥及其发展[J]. 王元良,陈辉. 钢结构. 2009(05)
[10]一种基于非线性超声谐波幅值比的微裂缝探测方法[J]. 陈小佳,沈成武,Laurence L.Jacobs. 武汉大学学报(工学版). 2007(06)
博士论文
[1]U71Mn钢焊接接头疲劳损伤的非线性超声检测[D]. 万楚豪.哈尔滨工业大学 2016
[2]丁羟衬层固化状态非线性超声监测方法研究[D]. 杨亚军.中北大学 2015
硕士论文
[1]超声非线性测试系统性能研究及信号提取方法[D]. 王旭.南昌航空大学 2014
本文编号：3670257
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