基于等效弹性模量的微裂纹-超声波非线性作用多阶段模型

发布时间：2017-12-23 02:10

  本文关键词：基于等效弹性模量的微裂纹-超声波非线性作用多阶段模型　出处：《物理学报》2017年13期 　论文类型：期刊论文

  更多相关文章： 微裂纹 超声波 等效弹性模量 多阶段

【摘要】：提出了一种基于等效弹性模量的微裂纹-超声波非线性作用多阶段模型.该模型将微裂纹微观层面的界面几何特征和宏观层面的界面相对运动统一为介观单元弹性模量的变化,利用等效弹性模量表征损伤区域的"应力-应变",然后利用分段函数来描述微裂纹-超声波非线性相互作用,最后通过有限元仿真对波动方程进行求解,验证了模型的有效性,获得了超声波在经过微裂纹后传播的非线性波动规律.仿真结果表明本文提出的模型相比于双线性刚度模型、接触面模型,能更好地体现一个谐波周期内超声波经过微裂纹损伤区域时波形会发生畸变.同时,仿真实验还分析了裂纹倾角、裂纹长度和超声波激励幅值对超声波经过微裂纹后产生的二次和三次谐波的幅值的影响.最后,对比分析了该模型的仿真计算结果与实验测试结果,表明本文提出的多阶段模型与实验测试均能较好地体现微裂纹-超声波非线性作用产生的二次谐波信号,且结果基本一致,验证了模型的有效性.该模型为开展超声波非线性效应定量检测微裂纹提供了一种新的仿真手段.
【作者单位】： 北京科技大学国家材料服役安全科学中心;
【基金】：国家自然科学基金(批准号:51575038,51471022) 中央高校基本科研业务费(批准号:TW201710,FRF-BD-16-004A)资助的课题~~
【分类号】：O346.1
【正文快照】： 1引言金属材料内部微裂纹的萌生和扩展是构件发生断裂的重要原因,而且微裂纹的大小和取向对构件断裂性质有重要影响,所以微裂纹的早期检测对于保障构件的服役安全具有重要意义[1-3].研究表明,超声波与材料损伤的非线性作用会明显增加高次谐波的幅值,是检测材料的早期损伤和微

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 冯西桥,余寿文;计算微裂纹损伤材料有效模量的一种简单方法[J];力学学报;2001年01期

2 葛东云,陆明万,刘元镛;动载荷作用下微裂纹的增韧分析[J];应用力学学报;2003年01期

3 黄鹏;黄佩珍;;内压对电场下晶内微裂纹演化的影响[J];计算力学学报;2012年04期

4 方敏杰;任会兰;宁建国;;准脆性材料中椭圆形微裂纹的生长与演化[J];材料工程;2013年02期

5 徐春风;黄佩珍;;力、电、热作用下晶内微裂纹的演化[J];工程力学;2013年06期

6 柯孚久,祁祥麟,白以龙,李劲松;一维微裂纹的统计演化[J];航空学报;1990年03期

7 柯孚久,白以龙,夏蒙棼;理想微裂纹系统演化的特征[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1990年06期

8 白以龙,柯孚久,夏蒙棼;固体中微裂纹系统统计演化的基本描述[J];力学学报;1991年03期

9 钟国辉;倪新华;刘协权;赵磊;孙涛;;含界面微裂纹颗粒增强复合材料的有限元分析[J];兵器材料科学与工程;2010年06期

10 董聪，，何庆芝;微裂纹演化过程中分岔与混沌现象的描述及若干问题探讨[J];力学进展;1994年01期

相关会议论文 前10条

1 李腾;杨卫;;位移载荷下微裂纹期望扩展长度[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年

2 冯西桥;余寿文;;包含微裂纹相互作用效应的准细观损伤力学模型[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年

3 张海龙;黄佩珍;孙军;;纯铁内部疲劳微裂纹的热扩散愈合过程分析[A];2007轧钢与锻造过程中的裂纹控制技术学术研讨会论文集[C];2007年

4 马桂华;;40Cr表面微裂纹控制[A];第十七届（2013年）全国炼钢学术会议论文集（B卷）[C];2013年

5 刘道森;赵春旺;;单晶硅微裂纹形貌及应变场的纳观实验研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年

6 方敏杰;宁建国;任会兰;;考虑微裂纹相互作用的氧化铝陶瓷一维应力本构模型[A];第十二届现代数学和力学会议论文集[C];2010年

7 陆永浩;张永刚;乔利杰;褚武扬;;片层取向对层状TiAl微裂纹萌生的影响[A];疲劳与断裂2000——第十届全国疲劳与断裂学术会议论文集[C];2000年

8 王朋波;姚振汉;;含大量微裂纹脆性固体有效模量的数值计算[A];北京力学学会第12届学术年会论文摘要集[C];2006年

9 朱勋;;小口径薄壁工件微裂纹超声波检测技术研究[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年

10 刘协权;倪新华;张淑琴;高克林;;含弧形微裂纹的金属陶瓷复合材料的局部应力场[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

相关重要报纸文章 前1条

1 何宇明 胡兵;中厚板表面微裂纹成因和预防措施分析[N];世界金属导报;2014年

相关博士学位论文 前6条

1 郑志嘉;冲击加载下脆性材料中失效波的形成机理研究[D];北京理工大学;2015年

2 吴佰建;脆性微裂纹材料及构件的损伤跨尺度演化分析理论与计算方法[D];东南大学;2015年

3 赵友选;含微裂纹结构的超声非线性检测机理与表征[D];西南交通大学;2015年

4 任中俊;基于椭圆形微裂纹变形及扩展的岩石混凝土三维细观损伤模型[D];重庆大学;2008年

5 冯西桥;脆性材料的细观损伤理论和损伤结构的安定分析[D];清华大学;1995年

6 曹林卫;基于椭圆形微裂纹变形与扩展的准脆性岩石细观损伤—渗流耦合本构模型[D];重庆大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 陈阳;SiC单晶线锯切片微裂纹损伤深度及翘曲度有限元分析[D];山东大学;2016年

2 杜杰锋;铜内连导线中沿晶微裂纹的演化[D];南京航空航天大学;2016年

3 陈跃欣;饱水环境下致密砂岩的微裂纹损伤行为[D];湖南科技大学;2016年

4 何丁妮;力、电诱发表面扩散下内连导线中晶内微裂纹的演化[D];南京航空航天大学;2015年

5 陈绒;基于微裂纹扩展的玻璃切割及钢化工艺研究[D];华南理工大学;2016年

6 徐海云;非线性激光超声用于早期牙微裂纹诊断的理论研究[D];南京理工大学;2017年

7 边宝龙;力、电作用下晶内微裂纹的演化[D];南京航空航天大学;2009年

8 王远鹏;裂面形貌扰动和外载对微裂纹演变的影响[D];南京航空航天大学;2007年

9 黄鹏;多场作用下晶内微裂纹的演化[D];南京航空航天大学;2010年

10 徐春风;力、电、热作用下微裂纹的演化[D];南京航空航天大学;2012年

本文编号：1321982