P92钢蠕变损伤的非线性超声Lamb波模式选择与表征

发布时间：2017-06-07 03:15

  本文关键词：P92钢蠕变损伤的非线性超声Lamb波模式选择与表征，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高温蠕变损伤是超超临界机组中大型关键部件安全运行的潜在威胁,研究建立高温蠕变损伤检测和评价的科学手段具有重要价值。研究表明,材料的蠕变损伤程度与超声非线性效应关系密切。与超声纵波相比,超声导波如Lamb波具有在金属构件单侧信号激发和接收的优点,且更适合板状或大口径管状构件的长距离检测,因此已经开始在工程上广泛应用。但是由于超声Lamb波具有多模式性和频散性,其非线性谐波信号的激发需要满足特定条件。目前,非线性超声Lamb波激发时的基频模式选择还缺乏理论依据,使得非线性超声Lamb波在工程应用中的研究还相对滞后。因此,从理论关系和实验测量方面研究非线性超声Lamb波模式选择以及进一步探索非线性超声Lamb波与材料高温蠕变损伤之间的关系有望促进该技术在工程中的应用。针对上述问题,本文开展了非线性超声Lamb波激发时基频模式选择的研究,并采用模式选择后的非线性超声Lamb波对不同蠕变损伤程度的P92钢进行了超声测量和研究。论文着重对以下三个方面开展了研究：(1)研究不同Lamb波基频模式二次谐波的激发效率,用于模式的选择和优化。通过理论分析,计算得到了不同类型基频Lamb波对应的激发效率参量图谱。通过对图谱的分析,选择激发效率参量大小不同的基频模式：S1-S2模式对和A2/S2-S4模式对,开展了非线性超声Lamb波激发效率的实验测量和分析。结果表明,这两种基频Lamb波模式的理论和实验激发效率参量的比值基本一致,且激发效率参量较大的纵波型S1模式能激发出效率更高的二次谐波信号。因此,激发效率参量可以有效的用于Lamb波二次谐波发生效率的表征及模式选择。(2)研究不同非线性Lamb波模式对蠕变损伤的响应,验证基于激发效率参量模式选择的可靠性。通过实验测量分析,研究了S1-S2模式和A2/S2-S4模式对蠕变损伤试样的响应。结果表明,原始试样中激发效率参量高的S1-S2模式在蠕变损伤试样中激发效率参量也较大,从而表明利用激发效率参量选择模式是可行的。(3)采用非线性超声Lamb波测量蠕变损伤试样,从材料微观组织演化的角度分析蠕变损伤与非线性Lamb波的曲线关系。结果表明,蠕变应变大于2%时,非线性参量随蠕变应变增大呈现单调上升趋势,可能是因为析出相长大和粗化导致了材料非线性的加剧。
【关键词】：非线性超声Lamb波 模式选择 P92钢 高温蠕变
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG115.285
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 概述10-11
• 1.2 非线性超声技术研究现状11-16
• 1.2.1 超声非线性效应11-13
• 1.2.2 材料损伤评价的非线性超声技术研究现状13-15
• 1.2.3 非线性超声Lamb波研究现状15-16
• 1.3 P92钢蠕变性能分析16-18
• 1.4 论文主要研究内容18-20
• 第2章 非线性超声Lamb波理论基础20-27
• 2.1 概述20
• 2.2 Lamb波的基本性质20-23
• 2.3 非线性Lamb波二次谐波的发生与传播原理23-25
• 2.4 二次谐波激发效率理论基础25
• 2.5 小结25-27
• 第3章 P92材料试样制备及参数测量实验27-36
• 3.1 P92材料介绍27
• 3.2 P92钢力学性能实验27-33
• 3.2.1 常温拉伸试验27-29
• 3.2.2 高温拉伸性能试验29-30
• 3.2.3 高温蠕变试验30-33
• 3.3 P92钢纵波和横波声速测量33-35
• 3.4 小结35-36
• 第4章 超声Lamb波二次谐波发生效率分析与模式选择36-46
• 4.1 概述36
• 4.2 Lamb波激发效率参量的理论分析36-38
• 4.3 Lamb波激发效率参量的实验测量与分析38-45
• 4.3.1 非线性超声Lamb波信号的校验39-40
• 4.3.2 对称模式的纵波型：S1-S2模式40-43
• 4.3.3 对称模式与反对称模式交点型：A2/S2-S4模式43-45
• 4.4 结果讨论45
• 4.5 结论45-46
• 第5章 P92钢高温蠕变损伤的非线性Lamb波测量与评价46-62
• 5.1 概述46
• 5.2 P92钢板中Lamb波的频散关系及超声测量实验装置46-48
• 5.3 P92蠕变损伤试样中激发效率参量的实验测量48-49
• 5.4 P92钢蠕变损伤试样的非线性超声测量49-55
• 5.4.1 用于蠕变实验P92原始试样的选择49-50
• 5.4.2 P92钢蠕变损伤试样的非线性超声Lamb波测量50-55
• 5.5 不同蠕变损伤程度P92试样的微观组织演化分析55-60
• 5.6 非线性超声Lamb波测量结果与蠕变试样微观组织演化之间的关系60
• 5.7 小结60-62
• 第6章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位以来的主要成果70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 邓明晰;项延训;裴俊峰;刘良兵;;基于群速度失配的超声兰姆波二次谐波的时域测量方法[J];声学学报;2012年06期

2 Chungseok Kim;;Creep damage characterization of Ni-based superalloy by acoustic nonlinearity[J];Progress in Natural Science:Materials International;2012年04期

3 邓明晰;项延训;;Time-domain analysis of second-harmonic generation of primary Lamb wave propagation in an elastic plate[J];Chinese Physics B;2010年11期

4 王学;潘乾刚;陈方玉;陶永顺;彭芳芳;;P92钢高温蠕变损伤分析[J];材料热处理学报;2010年02期

5 涂善东;轩福贞;王卫泽;;高温蠕变与断裂评价的若干关键问题[J];金属学报;2009年07期

6 赵星波;蒲建忠;陈仙凤;欧阳星峰;郑小腾;;奥氏体不锈钢现场复膜金相技术研究[J];中国特种设备安全;2009年05期

7 刘金华;李长香;;基于超临界火电站锅炉用材的超临界水冷却反应堆堆芯候选材料分析[J];核动力工程;2009年02期

8 邓明晰;裴俊峰;;无损评价固体板材疲劳损伤的非线性超声兰姆波方法[J];声学学报(中文版);2008年04期

9 董丽虹;徐滨士;朱胜;董世运;;铁磁材料疲劳损伤的磁性无损检测技术[J];无损检测;2006年05期

10 王玉成;徐宏;刘阿龙;侯峰;张莉;;小冲杆试验方法评价1.25Cr0.5Mo珠光体钢的蠕变性能[J];机械强度;2006年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 张剑锋;奥氏体不锈钢服役损伤的非线性超声检测与评价研究[D];华东理工大学;2014年

2 项延训;高温构件早期损伤的非线性超声导波评价方法研究[D];华东理工大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 张萌;基于非线性超声纵波的汽轮机耐热材料蠕变损伤检测与评价研究[D];华东理工大学;2015年

2 于君燕;9-12%Cr铁素体/马氏体耐热钢的显微组织和力学性能研究[D];山东理工大学;2008年

  本文关键词：P92钢蠕变损伤的非线性超声Lamb波模式选择与表征，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：428076