铝合金疲劳损伤的多点快速非线性超声检测

发布时间：2017-03-23 07:18

  本文关键词：铝合金疲劳损伤的多点快速非线性超声检测，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铝合金由于具有密度小、抗氧化、耐腐蚀等优点,在列车汽车、航空航天等工业领域被广泛使用。但铝合金结构在实际应用时,由于承受交变载荷,也会产生疲劳损伤,可能引发灾难性的事故。目前,疲劳损伤评价的方法虽然种类繁多,但大多需要进行繁琐的计算。相比之下,非线性超声检测技术使用相对简单,对材料的疲劳损伤的表征更为直观,已经成为疲劳损伤检测领域中一种重要的技术手段。但现阶段的非线性超声检测方法多为固定位置的单点检测,无法对实际疲劳区域中的材料损伤做出有效的预警,材料多个位置疲劳损伤的表征研究还处于起步阶段。因此,材料承受疲劳载荷过程中裂纹萌生及扩展的检测已成为目前疲劳损伤非线性超声检测中亟需解决的问题。针对这一问题,本课题搭建了一套多点快速非线性超声检测系统,分别对6061铝合金和7075铝合金疲劳损伤过程中多个位置的非线性信号进行快速提取,完成了利用非线性系数对铝合金疲劳损伤的表征以及疲劳区域的检出。通过添加合适的楔块改变超声波入射角度,采用一发一收的斜入射法对疲劳试样进行了多点非线性超声检测。检测试验中对非线性系数随检测位置的变化规律进行了探讨,发现非线性系数在疲劳区域变化敏感,研究结果显示:该检测系统能够检出疲劳区域。同时,通过研究非线性系数随疲劳周次的变化规律,发现非线性系数随疲劳周次增加呈先升高后降低的变化趋势,通过确定试样的非线性系数在曲线中的位置,实现对试样疲劳损伤情况的表征。为了对多点连续检测结果进行验证,采用斜探头探伤、超声C扫描、声速测量等手段对铝合金疲劳试样进行了检测,发现声速变化不明显,难以准确表征疲劳损伤,斜探头探伤和超声C扫描对疲劳损伤后期的检测比较敏感。通过对疲劳区域的金相观察,将非线性系数与材料的疲劳特征阶段相关联,最终实现了材料疲劳损伤的评估。
【关键词】：无损检测 非线性超声 快速检测 铝合金 疲劳损伤
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 疲劳损伤评估技术的发展10-12
• 1.3 疲劳损伤非线性超声检测技术的国内外研究现状12-18
• 1.3.1 非线性超声检测技术简介12-13
• 1.3.2 国外疲劳损伤非线性超声检测技术研究现状13-17
• 1.3.3 国内疲劳损伤非线性超声检测技术研究现状17-18
• 1.4 本论文的主要研究内容18-20
• 第2章 试验材料及设备20-32
• 2.1 试样制备20-22
• 2.1.1 材料成分20
• 2.1.2 疲劳试样制备20-22
• 2.2 非线性超声检测系统22-24
• 2.2.1 检测系统介绍22-23
• 2.2.2 检测方式的选择23-24
• 2.3 多点快速检测系统的搭建24-31
• 2.3.1 夹具的设计24
• 2.3.2 入射角度的选择24-28
• 2.3.3 数据采集及处理方法28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 疲劳损伤的非线性超声检测方法32-39
• 3.1 非线性系数的计算32-33
• 3.2 位错对非线性系数的影响33-36
• 3.2.1 位错单极子模型33-35
• 3.2.2 位错偶模型35-36
• 3.3 裂纹对非线性系数的影响36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 多点快速非线性超声检测及结果分析39-54
• 4.1 测试参数39-43
• 4.1.1 基波信号和二次谐波信号的提取39-41
• 4.1.2 系统非线性的测试41-42
• 4.1.3 检测参数设置42-43
• 4.2 6061 铝合金检测及结果分析43-48
• 4.2.1 非线性系数随检测位置的变化规律及分析43-47
• 4.2.2 非线性系数随疲劳周次的变化规律及分析47-48
• 4.3 7075 铝合金检测及结果分析48-52
• 4.3.1 非线性系数随检测位置的变化规律及分析48-51
• 4.3.2 非线性系数随疲劳周次的变化规律及分析51-52
• 4.4 本章小结52-54
• 第5章 疲劳损伤的常规超声检测对比54-67
• 5.1 常规超声检测结果及分析54-63
• 5.1.1 斜探头探伤54-60
• 5.1.2 超声C扫描检测60-62
• 5.1.3 声速测量62-63
• 5.2 金相观察结果及分析63-66
• 5.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴斌;颜丙生;李佳锐;何存富;;镁合金疲劳早期非线性超声在线检测实验研究[J];声学学报;2011年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 赵延广;基于锁相红外热像理论的无损检测及疲劳性能研究[D];大连理工大学;2012年

  本文关键词：铝合金疲劳损伤的多点快速非线性超声检测，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：263221